CN112333908A - 一种用于高能微焦点x射线的旋转靶 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，包括用于分散电子束打靶能量的旋转靶和用于测量电子束束斑大小的束斑测量组件，所述旋转靶和束斑测量组件均可相对移动，使电子束在旋转靶和束斑测量组件的同一位置上形成的束斑。本申请通过提供一种可旋转的靶盘，分散电子束轰击靶盘的能量，通过在打靶前设置束斑测量靶以及移动机构，确保打到旋转靶上的电子束束斑分布尺寸可精确测量与控制，从而实现产生高能微焦点X射线的目的。

Description

一种用于高能微焦点X射线的旋转靶

技术领域

本发明属于放射装置技术领域，具体地说涉及一种用于高能微焦点X射线的旋转靶。

背景技术

计算机断层成像技术(Computed Tomography，CT)是公认的最佳检测手段，广泛应用于无损检测、逆向工程、材料组织分析等领域。CT是通过对物体进行不同角度的射线成像，通过滤波反投影技术获取物体横截面信息的成像技术。CT技术可以采用不同的粒子束，如X射线、伽马射线、中子等。高能工业CT系统采用MeV级加速器作为X射线源，穿透能力强，特别适用于大型装备的检测。高能(能量1～9MeV)微焦点(直径0.05～0.4mm)的高峰值功率电子束打靶转产生X射线的装置，X射线源焦点尺寸小，能量高，在既能满足大型装备或金属元件穿透能力的要求，又能提高图像的分辨率，有利于细小缺陷的检测。但现有X射线转换靶存在以下技术问题：大功率高能电子束聚焦到比较小尺寸，在X射线转换靶上局部瞬时功率过高，会造成转换靶材料的融化；要获得比较小的电子束尺寸，需要用聚焦磁铁将电子束聚焦在X射线转换靶上，在调试过程中，需要精确测量打靶点位置的电子束尺寸，现有的高能X射线转换靶无法实现这一功能。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种用于高能微焦点X射线的旋转靶。本发明提供如下技术方案：

一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，包括用于分散电子束打靶能量的旋转靶和用于测量电子束束斑大小的束斑测量组件，所述旋转靶和束斑测量组件均可相对移动，使电子束在旋转靶和束斑测量组件的同一位置上形成的束斑。

进一步的，所述束斑测量组件包括用于形成束斑的束斑测量靶、用于测量束斑大小的测量组件以及用于限定束斑测量靶位置的垂直移动组件，所述束斑测量靶和所述测量组件固定于所述垂直移动组件下方。

进一步的，所述垂直移动组件为垂直锁紧气缸，所述垂直锁紧气缸的伸缩杆端部固定连接有束斑测量靶。

进一步的，所述垂直移动组件为带有限位卡套的手动杆，所述限位卡套在手动杆提升时卡接到手动杆上，所述手动杆端部固定连接有束斑测量靶。

进一步的，所述测量组件包括反射镜和成像相机，所述反射镜与所述束斑测量靶呈45度夹角，所述成像相机与所述反射镜呈45度夹角，所述成像相机与所述束斑测量靶垂直。

进一步的，所述束斑测量靶为YAG靶。

进一步的，所述旋转靶包括被电子束轰击生成X射线的靶盘、用于使靶盘前后移动的水平移动组件和用于使靶盘旋转的旋转组件，所述靶盘的靶心固定于旋转组件输出轴上，所述旋转组件固定于水平移动组件上。

进一步的，所述水平移动组件为水平锁紧气缸，所述水平锁紧气缸的伸缩杆端部固定连接有旋转组件。

进一步的，所述水平移动组件为带有限位块的滑块和滑轨。

进一步的，所述靶盘为高原子序数靶。

有益效果：

本申请通过提供一种可旋转的靶盘，分散电子束轰击靶盘的能量，通过在打靶前设置束斑测量靶以及移动机构，确保打到旋转靶上的电子束束斑分布尺寸可精确测量与控制，从而实现产生高能微焦点X射线的目的。

附图说明

图1是本发明具体实施例中一种用于高能微焦点X射线的旋转靶主视内部结构及极限位置示意图；

图2是本发明具体实施例中一种用于高能微焦点X射线的旋转靶右视内部结构示意图；

图3是本发明具体实施例中一种用于高能微焦点X射线的旋转靶束斑测量状态示意图；

图4是本发明具体实施例中一种用于高能微焦点X射线的旋转靶打靶状态示意图；

图5是本发明具体实施例中测量组件测量状态示意图；

附图中：1、水平移动组件；2、旋转组件；3、靶盘；4、垂直移动组件；5、束斑测量组件；6、真空腔室；7、电子束；8、束斑测量靶；9、反射镜；10、成像相机。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

如图1-4所示，一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，包括用于分散电子束打靶能量的旋转靶和用于测量电子束束斑大小的束斑测量组件5，旋转靶和束斑测量组件5均可相对移动，使电子束在旋转靶和束斑测量组件5的同一位置上形成的束斑。由于高能微焦点X射线要求电子束尽可能集中的打到靶上，这就需要靶材能够承受局部瞬时高功率的轰击，而普通靶材极易在瞬时高功率轰击条件下融化，而通过将靶盘3旋转就能很好的避免这一问题，并且无需更换昂贵的替代材料，使用日常所用的靶材就能很好的适应大功率高能电子束的聚焦轰击，因此，需要在原有靶盘3的基础上增加使靶盘3旋转的旋转机构即可。但是由于靶盘3在不断旋转，使得无法得知轰击到旋转靶盘3上电子束束斑的大小，而束斑的大小直接关系到生成的X射线焦点大小，因而需要增加一套能够检测并用于调整束斑大小的束斑测量组件5，使得束斑大小能够实时动态通过调整电子束的发射装置进行控制。

进一步的，束斑测量组件5包括用于形成束斑的束斑测量靶8、用于测量束斑大小的测量组件以及用于限定束斑测量靶8位置的垂直移动组件4，束斑测量靶8和测量组件固定于垂直移动组件4下方。束斑测量靶8和测量组件均固定于垂直移动组件4下方，保证垂直移动组件4的上下运动同时带动束斑测量靶8和测量组件的上下运动，束斑测量靶8和测量组件的位置相对固定，从而方便计算经过转换后的束斑大小，并方便在打靶前同时移开束流中心，避免影响电子束的打靶过程。

进一步的，垂直移动组件4为垂直锁紧气缸，垂直锁紧气缸的伸缩杆端部固定连接有束斑测量靶8。气缸的伸缩长度固定，从而保证连接的束斑测量靶8运动路径固定，垂直锁紧气缸的伸缩范围刚好使束斑测量靶8在真空腔室6的上下两个极限位置之间移动，而不会因为超出极限位置导致束斑测量靶8碰撞到真空腔室6内壁的情况发生，同时由于锁紧作用，使得在极限位置到位后能够保证束斑测量靶8在测量过程中或靶盘3打靶仍然不会发生位置偏移，进而不影响检测过程和打靶过程。

进一步的，垂直移动组件4为带有限位卡套的手动杆，限位卡套在手动杆提升时卡接到手动杆上，手动杆端部固定连接有束斑测量靶8。在不受限位卡套影响下，将手动杆向下下压到极限位置时，为固定在垂直移动组件4端部的束斑测量靶8向下运动的极限位置，将手动杆缓慢上拉至束斑测量靶8顶部与真空腔室6内壁顶部相接时为向上运动的极限位置，此时从外面用限位卡套夹住手动杆，避免其下落影响电子束的打靶。

进一步的，测量组件包括反射镜9和成像相机10，反射镜9与束斑测量靶8呈45度夹角，成像相机10与反射镜9呈45度夹角，成像相机10与束斑测量靶8垂直。电子束打到束斑测量靶8上，并透过束斑测量靶8照射到45度反射镜9上，45度反射镜9再经过反射投影到成像相机10上，通过反射镜9进行两次45度反射，从而将水平状态的束斑投射到竖直朝上设置的镜头内，进而通过信号线引出，方便观察。

进一步的，束斑测量靶8为YAG靶。YAG靶是较为常用的靶材，简单易获取，电子束打到YAG靶上后会产生荧光反应，从而方便的通过测量荧光光斑大小来间接测量束斑大小。

进一步的，旋转靶包括被电子束轰击生成X射线的靶盘3、用于使靶盘3前后移动的水平移动组件1和用于使靶盘3旋转的旋转组件2，靶盘3的靶心固定于旋转组件2输出轴上，旋转组件2固定于水平移动组件1上。通过移动水平移动组件1，带动设置于水平移动组件1上的旋转组件2水平移动，旋转组件2输出轴端部固定连接靶盘3的中心轴，因此旋转组件2的水平移动直接带动靶盘3的水平移动，从而实现靶盘3与束斑测量靶8之间的相互移动让位。

进一步的，水平移动组件1为水平锁紧气缸，水平锁紧气缸的伸缩杆端部固定连接有旋转组件2。气缸的伸缩长度固定，从而保证连接旋转组件2输出轴端部的靶盘3前后运动路径固定，水平锁紧气缸的伸缩范围刚好使靶盘3在真空腔室6的两个极限位置之间移动，而不会因为超出极限位置导致靶盘3碰撞到真空腔室6内壁的情况发生，同时由于锁紧作用，使得在极限位置到位后能够保证靶盘3在旋转过程中仍然不会发生位置偏移。

进一步的，水平移动组件1为带有限位块的滑块和滑轨。滑块上固定有旋转组件2，滑块在滑轨上只能沿旋转组件2输出轴轴线方向来回运动，并且在滑轨的两端设置有限位块，使得连接在旋转组件2输出轴端部的靶盘3只能在真空腔室6内两个极限位置之间移动，而不会因为超出极限位置导致靶盘3碰撞到真空腔室6内壁的情况发生。

进一步的，靶盘3为高原子序数靶。靶盘3，材料可以采用钨、钽、金等高原子序数材料，结构为圆盘形，旋转过程中，电子束轰击在靠近外周的靶盘3上，产生X射线。

靶盘3、束斑测量靶8和测量组件均设置于同一真空腔室6内，保证电子束7的束流不受外力影响而偏转，首先垂直移动组件4带动束斑测量靶8做升降运动，束斑测量靶8提升时不会干涉靶盘3水平移动，当靶盘3移动到远离电子束7入射口处时，垂直移动组件4下降到极限位置时，带动束斑测量靶8到达束流中心，电子束7垂直打在束斑测量靶8上，束流测量靶一般使用YAG靶，电子束7打到YAG靶上产生荧光。在束斑测量靶8后采用镜面45°反射，将电子束7产生的光斑反射到电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)相机，进而可以通过CCD相机的显示测量光斑的大小，如图5所示。YAG靶和电子束7传输方向呈90度，这样YAG靶上的电子束7光斑尺寸和电子束7尺寸严格相等，经过45度反射镜9反射后，CCD上光斑成像的尺寸也和电子束7尺寸相等，这样可以精确测量电子束7的尺寸。束斑大小达到使用要求后，提升起束斑测量靶8。水平移动组件1与旋转组件2和靶盘3相互连接，并带动旋转组件2和靶盘3做水平移动，当束斑测量靶8提升起时，水平移动靶盘3到靠近束流的到极限位置时，此时靶盘3与束斑测量靶8下降时位置的重合，即YAG靶形成光斑的位置和靶盘3形成束斑的位置相同，只是二者不会同时处于该位置。此时轰击在靶盘3上真实大小的束斑和测量靶测得的束斑大小相同。通过以上方法可以精确测量并控制靶盘3上电子束7的束斑尺寸，以实现微焦点的目的，通过该方式，可以实现对电子源生成的电子束7束斑进行动态调整。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，包括用于分散电子束打靶能量的旋转靶和用于测量电子束束斑大小的束斑测量组件，所述旋转靶和束斑测量组件均可相对移动，使电子束在旋转靶和束斑测量组件的同一位置上形成的束斑。

2.根据权利要求1所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述束斑测量组件包括用于形成束斑的束斑测量靶、用于测量束斑大小的测量组件以及用于限定束斑测量靶位置的垂直移动组件，所述束斑测量靶和所述测量组件固定于所述垂直移动组件下方。

3.根据权利要求2所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述垂直移动组件为垂直锁紧气缸，所述垂直锁紧气缸的伸缩杆端部固定连接有束斑测量靶。

4.根据权利要求2所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述垂直移动组件为带有限位卡套的手动杆，所述限位卡套在手动杆提升时卡接到手动杆上，所述手动杆端部固定连接有束斑测量靶。

5.根据权利要求2所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述测量组件包括反射镜和成像相机，所述反射镜与所述束斑测量靶呈45度夹角，所述成像相机与所述反射镜呈45度夹角，所述成像相机与所述束斑测量靶垂直。

6.根据权利要求2所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述束斑测量靶为YAG靶。

7.根据权利要求1所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述旋转靶包括被电子束轰击生成X射线的靶盘、用于使靶盘前后移动的水平移动组件和用于使靶盘旋转的旋转组件，所述靶盘的靶心固定于旋转组件输出轴上，所述旋转组件固定于水平移动组件上。

8.根据权利要求7所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述水平移动组件为水平锁紧气缸，所述水平锁紧气缸的伸缩杆端部固定连接有旋转组件。

9.根据权利要求7所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述水平移动组件为带有限位块的滑块和滑轨。

10.根据权利要求7所述的一种用于高能微焦点X射线的旋转靶，其特征在于，所述靶盘为高原子序数靶。

Images