CN111668079A - X射线管及用于x射线管的阳极 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于X射线管的阳极，该阳极沿轴向方向包括第一区段和第二区段，第一区段被密封在X射线管的外壳内，在第一区段的沿轴向方向的一端设置有靶面，第二区段从第一区段的与靶面相对的另一端延伸到外壳之外，在第二区段上设置有沿竖直方向的第一通孔，第一通孔沿第二区段的径向方向贯穿第二区段，其中，X射线管浸渍在冷却介质中，使得冷却介质从下向上流动通过第一通孔以形成循环的自由对流。本申请还公开了一种X射线管。通过这样的布置，能够更有效地提高X射线管的散热效果。

Description

X射线管及用于X射线管的阳极

技术领域

本申请涉及一种用于X射线管的阳极，以及一种包括该阳极的X射线管。

背景技术

X射线管在工作时99％的能量都会被转化为热能。鉴于此，能否及时将X射线管工作时产生的热能传导出去成为了制约X射线管(尤其是，固定阳极X射线管)连续功率高低的决定性因素。在实际应用中经常出现X射线管的阳极温度过高导致靶面开裂或熔融，以及由于阳极温度过高导致管内打火、绝缘油裂解等严重影响产品的工作稳定性及使用寿命的现象。

目前，固定阳极X射线管的阳极冷却通常是在固定阳极的底部增加额外的散热器并通过热耦合或锡焊的方式固定来增加与冷却介质的接触面积，以实现散热效果。这种散热方式由于散热器与固定阳极之间存在较大的热阻并且散热器会阻碍固定阳极周围冷却介质的流动性而降低散热效果。总的来说，这种方式的散热效率低，并且散热器会带来额外的成本上升。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本申请提供了一种用于X射线管的阳极，所述阳极沿轴向方向包括：第一区段，所述第一区段被密封在所述X射线管的外壳内，在所述第一区段的沿轴向方向的一端设置有靶面；以及第二区段，所述第二区段被外壳包围并且从所述第一区段的与所述靶面相对的另一端沿轴向方向向外延伸，其中，在所述第二区段上设置有沿竖直方向的第一通孔，所述第一通孔沿所述第二区段的径向方向贯穿所述第二区段，其中，所述X射线管浸渍在冷却介质中，使得所述冷却介质从下向上流动通过所述第一通孔以形成循环的自由对流。

进一步地，在所述第一通孔的沿所述竖直方向的顶端附近的温度高于在所述第一通孔的沿所述竖直方向的底端附近的温度。

进一步地，所述第二区段的直径小于所述第一区段的直径，使得在所述第二区段与所述外壳的敞开端之间形成冷却介质流动通道。

进一步地，所述冷却介质流动通道包括位于所述第二区段下方的低温通道和位于所述第二区段上方的高温通道。

进一步地，在所述第二区段上沿所述轴向方向并排设置有多个所述第一通孔。

进一步地，所述第一通孔具有圆形截面、矩形截面或梯形截面。

进一步地，在所述第二区段上的与所述第一通孔相同的轴向位置处设置有沿径向方向贯穿所述第二区段的第二通孔，其中，所述第二通孔与该轴向位置处的所述第一通孔相交。

进一步地，处于相同的轴向位置处的所述第一通孔和所述第二通孔彼此垂直。

进一步地，所述第二通孔具有圆形截面、矩形截面或梯形截面。

此外，本申请还提供了一种X射线管，所述X射线管包括：如前文所述的阳极；阴极；以及外壳，所述阴极以及所述阳极的所述第一区段被包围并密封在所述外壳内。

本申请的阳极和X射线管设计简单，不影响X射线管的其他部件的尺寸、设计和装配，利用冷却介质的自由对流特性来建立自动内部循环以实现冷却效果而无需增加任何动力和工装，同时在未增加过多成本的基础上提高了X射线管的散热效果。

附图说明

说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是示出了根据本申请的用于X射线管的阳极的示意性侧剖视图；

图2是示出了根据本申请的X射线管的示意性侧剖视图；

图3和图4示出了计算机仿真结果。

附图标记列表

1 阳极

11 第一区段

111 靶面

12 第二区段

121 第一通孔

122 第二通孔

13 低温通道

14 高温通道

100 X射线管

2 阴极

3 外壳

X 轴向方向

Z 竖直方向

M 冷却介质

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的实施例中的技术方案进行详细的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本申请提供了一种用于X射线管的阳极1。阳极1沿轴向方向包括第一区段11和第二区段12。第一区段11和第二区段12均可以是大致棒状的。

阳极1的第一区段11被密封在如图2所示的X射线管100的外壳3内。在第一区段11的沿轴向方向X的一端(如图1和图2所示的左端)设置有靶面111以用于接受来自X射线管100的阴极2的电子轰击。如图2所示，第一区段11的沿轴向方向的另一端(如图1和图2所示的右端)与外壳3密封，由此，阴极2以及阳极1的第一区段11都被外壳3包围并被密封在外壳3内。

第二区段12被外壳3包围并且从第一区段11的与靶面111相对的另一端沿轴向方向X向外延伸。如图2所示，阳极1的第二区段12位于外壳3的敞开端内，并且第二区段12从第一区段11的与外壳3密封的端部处沿轴向方向X向外延伸。特别地，第二区段12与第一区段11是一体成型的。

如图1和图2所示，在第二区段12上设置有沿竖直方向Z(即，重力方向)的第一通孔121。第一通孔121沿第二区段12的径向方向贯穿第二区段12。X射线管100浸渍在冷却介质M(诸如，绝缘油，等等)中。由于X射线管100在使用期间的最高温度出现在第一区段的与外壳3密封的端部的上部部分附近(本发明人通过如图3和图4所示的计算机仿真结果得到了验证)，如图2中圆点所标示的位置，所以第一通孔121内的冷却介质(诸如，绝缘油)在吸收阳极的热量之后密度减小并上浮，使得所述冷却介质从下向上自动流动通过第一通孔121并与外部的冷却介质一起形成循环的自由对流，从而实现X射线管的冷却效果。

如图4的计算机仿真结果可见，X射线管100在使用期间的最高温度出现在第一区段的与外壳3密封的端部的上部部分附近，由此，在第一通孔121的沿竖直方向Z的顶端附近的温度高于在第一通孔121的沿竖直方向Z的底端附近的温度。

如图1和图2所示，第二区段12的直径小于第一区段11的直径，使得在第二区段12与外壳3的敞开端之间形成冷却介质流动通道。该冷却介质流动通道包括位于第二区段12下方的低温通道13和位于第二区段12上方的高温通道14。在使用中，由于在X射线管100的使用期间第一通孔121的沿竖直方向Z的顶端的温度高于底端的温度，所以如图2中的箭头所示，X射线管100外部的冷却介质会经由低温通道13进入第一通孔121，从下向上行进通过第一通孔121，并经由高温通道14流动回到X射线管100的外部，从而自动形成循环的自由对流，以实现对X射线管100的阳极1的冷却。

根据附图未示出的优选实施例，在第二区段12上沿轴向方向X可以并排设置有多个第一通孔121。通过这样的布置，能够增大冷却介质经过高温区域的流量，从而使冷却介质在循环过程中带走更多的热量以提高冷却效果。

根据的优选实施例，如图1所示，在第二区段12上的与第一通孔121相同的轴向位置处可以设置有沿径向方向贯穿第二区段12的第二通孔122。第二通孔122与该轴向位置处的第一通孔121相交。如果X射线管100在使用过程中存在转动一定角度的情况，第一通孔121则不再处于竖直方向，由于第一通孔的顶部不再邻近于阳极1的最高温度位置，所以会降低冷却效果。因此，通过如上所述的第二通孔122的布置，在X射线管100存在转动一定角度的情况下，第二通孔122能够代替第一通孔121而处于竖直方向，从而保持最佳的冷却效果。在图1所示的实施例中，处于相同的轴向位置处的第一通孔121和第二通孔122彼此垂直，由此可以应对X射线管100的阳极1的90度转动。当然，为了适配可能出现的任何转动角度，可以在同一轴向位置处设置更多个彼此相交的通孔。

此外，第一通孔121和第二通孔122的直径可以根据阳极1的直径大小而选取合适的孔径。第一通孔121和第二通孔122均可以具有各种截面形状，诸如但不限于圆形截面、矩形截面或梯形截面。

本申请还提供了一种X射线管100。X射线管100包括阳极1、阴极2以及外壳3。如图2所示，阴极2以及阳极1的第一区段11被包围并密封在外壳3内。X射线管100整体浸渍在冷却介质M(诸如，绝缘油)内以对X射线管100进行冷却。

冷却介质M可以是但不限于绝缘油。如本领域技术人员可以认识到的，具有冷却作用且遇热密度减小的任何冷却介质都可以用于本申请中。

通过本申请的阳极1和X射线管100的布置方式，利用通孔内冷却介质吸收在阳极热量之后密度减小上浮而从通孔上方流出，低温绝缘油从通孔下方进入通孔内，周而复始形成循环的自由对流，持续对阳极进行冷却，能有效增加x射线管长时间曝光功率。并且从通孔内流出的较低温度的绝缘油与上方较高温度的绝缘油混合，能有效降低油温，防止油的裂解。

如图4的计算机仿真结果可见，与未设置有第一通孔的技术方案相比，本申请的设置有第一通孔的技术方案能够显著降低在X射线管100的使用期间阳极1出现的最高温度。

由于本申请的技术方案仅需要在阳极的第二区段上设置沿竖直方向的通孔，所以提供了一种简单的设计，且不影响X射线管的其他部件的尺寸、设计和装配。本申请的技术方案利用冷却介质的自由对流特性来建立自动内部循环以实现冷却效果而无需增加任何动力和工装，同时在未增加过多成本的基础上提高了X射线管的散热效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于X射线管的阳极，所述阳极沿轴向方向包括：

第一区段(11)，所述第一区段(11)被密封在所述X射线管(100)的外壳(3)内，在所述第一区段(11)的沿轴向方向(X)的一端设置有靶面(111)；以及

第二区段(12)，所述第二区段(12)被所述外壳包围并且从所述第一区段(11)的与所述靶面(111)相对的另一端沿所述轴向方向(X)向外延伸，

其特征在于，

在所述第二区段(12)上设置有沿竖直方向(Z)的第一通孔(121)，所述第一通孔(121)沿所述第二区段(12)的径向方向贯穿所述第二区段(12)，其中，所述X射线管(100)浸渍在冷却介质(M)中，使得所述冷却介质从下向上流动通过所述第一通孔(121)以形成循环的自由对流。

2.根据权利要求1所述的阳极，其特征在于，在所述第一通孔(121)的沿所述竖直方向(Z)的顶端附近的温度高于在所述第一通孔(121)的沿所述竖直方向(Z)的底端附近的温度。

3.根据权利要求1或2所述的阳极，其特征在于，所述第二区段(12)的直径小于所述第一区段(11)的直径，使得在所述第二区段(12)与所述外壳的敞开端之间形成冷却介质流动通道。

4.根据权利要求3中任一项所述的阳极，其特征在于，所述冷却介质流动通道包括位于所述第二区段(12)下方的低温通道(13)和位于所述第二区段(12)上方的高温通道(14)。

5.根据权利要求1所述的阳极，其特征在于，在所述第二区段(12)上沿所述轴向方向(X)并排设置有多个所述第一通孔(121)。

6.根据权利要求1或5所述的阳极，其特征在于，所述第一通孔(121)具有圆形截面、矩形截面或梯形截面。

7.根据权利要求1或5所述的阳极，其特征在于，在所述第二区段(12)上的与所述第一通孔(121)相同的轴向位置处设置有沿径向方向贯穿所述第二区段(12)的第二通孔(122)，其中，所述第二通孔(122)与该轴向位置处的所述第一通孔(121)相交。

8.根据权利要求7所述的阳极，其特征在于，处于相同的轴向位置处的所述第一通孔(121)和所述第二通孔(122)彼此垂直。

9.根据权利要求7所述的阳极，其特征在于，所述第二通孔(122)具有圆形截面、矩形截面或梯形截面。

10.一种X射线管，其特征在于，所述X射线管(100)包括：

根据权利要求1至9中任一项所述的阳极(1)；

阴极(2)；

以及外壳(3)，所述阴极(2)以及所述阳极(1)的所述第一区段(11)被包围并密封在所述外壳(3)内。

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