CN112563092B - 单晶化抗蒸发的x射线球管阳极靶的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，包括以下步骤：步骤1、准备单晶化制造设备和阳极靶，所述阳极靶具有沿其周向环形设置的阳极靶面，单晶化制造设备上具有用于对阳极靶面进行单晶化的工作腔；步骤2、将阳极靶固定放置在工作腔内，单晶化制造设备启动，对阳极靶面进行熔融，熔融温度为3360~4000摄氏度；步骤3、对熔融后的阳极靶面进行冷却冷凝，使阳极靶面呈单晶态、玻璃晶或局部类单晶状。本发明将阳极靶面由多晶态变为单晶态，使X射线球管射出的X射线的清晰度和强度大幅度提高，并有效延伸了X射线球管的使用寿命，而且单晶化后的阳极靶面具有抗蒸发的性能，有效提高X射线的精准度，保证CT机工作检测的结果准确率，适合广泛地推广。
Description
技术领域
本发明涉及X 射线管生产工艺，具体涉及单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺。
背景技术
X 射线管（X射线球管）使CT机上用于发出X射线的主要元件，X 射线管（X射线球管）是工作在高电压下的真空二极管。包含有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极,两级均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。
在现有技术中， X射线球管的阳极靶工作时接受电子轰击的工作面称之为阳极靶面，阳极靶面的制造工艺都是通过粉末冶金成形，高纯钨粉，钨铼合金粉-压铸、烧结、锻制、切削成形而成，其工作带内部晶粒呈多晶态(每平方毫米含有的晶粒10000~20000颗以上)。
然而在X射线球管工作过程中，其缺陷是X射线管的阳极靶，因为加超高压电流冲击阳极靶面时，由于多晶态受到阳极超高压电子冲击时多晶界会晰出大量微粒钨粉，会污染X射线球管的管壁与X射线窗口，造成X射线受钨微粉产生电子干扰，导致X射线清晰度差，直接影响影像的质量，增加病灶诊断难度，随着每次工作时阳极靶的不断持续蒸发，X射线管寿命随之因影像质量下降而终止。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、准备单晶化制造设备和阳极靶，所述阳极靶具有沿其周向环形设置的阳极靶面，单晶化制造设备上具有用于对阳极靶面进行单晶化的工作腔；
步骤2、将阳极靶固定放置在工作腔内，单晶化制造设备启动，对阳极靶面进行熔融，熔融温度为3360~4000摄氏度；
步骤3、对熔融后的阳极靶面进行冷却冷凝，使阳极靶面呈单晶态、玻璃晶或局部类单晶状。
在本发明中，在步骤2中，单晶化制造设备启动前，先利用第一供气设备向工作腔内注入惰性气体。
在本发明中，在步骤2中，阳极靶面熔融后，阳极靶面熔融的深度在0.02~5mm之间。
在本发明中，在步骤3中，熔融后的阳极靶面以每秒1000摄氏度以上的速率进行冷却冷凝。
在本发明中，所述阳极靶包括由上至下依次设置的钨合金层、金属钼层和石墨层，阳极靶面设置在钨合金层上。
在本发明中，所述单晶化设备包括带动阳极靶旋转的旋转装置、用于辐照熔融阳极靶面的辐照发生机，所述工作腔设于旋转装置上，所述旋转装置的转动端上设有置于工作腔内的夹具，所述辐照发生机具有用于辐照熔融阳极靶面的辐照输出端，所述辐照输出端伸入到工作腔中且置于夹具的上空，阳极靶固定在夹具上且阳极靶面对应辐照输出端。
在本发明中，辐照发生机还具有带动辐照输出端上下移动的调整机构，辐照输出端离阳极靶面的距离可通过上下移动辐照输出端方式进行调整。
在本发明中，所述旋转装置包括机架、设于机架上的旋转电机，所述旋转电机的转动端伸出机架的顶部并连接有夹具，所述机架的顶部上盖设有防护罩，所述防护罩内腔与机架组合形成所述工作腔。
在本发明中，所述防护罩由透明材质制成。
本发明的有益效果：
1.由于阳极靶面由多晶态变为单晶态，因此，X射线球管射出的X射线的清晰度大幅度提高；
2.由于微晶粒合并后，上万个合成一片的电子层，呈活泼状态，加强了X射线的强度；
3.阳极靶单晶化后的寿命延长了3~5倍以上；
4.由于单晶化后的阳极靶面具有抗蒸发的性能，因此阳极靶面工作时不会晰出微粒钨粉，有效避免了X射线受钨微粉产生电子干扰，从而使各种危重病灶在早期得以正确判断、确诊、大幅度减少了医疗资源、负担、减少人类的病痛及高额的治疗费用及养护费，大幅度减少各类人才免于由误诊产生的社会资源损失，此举不但有经济效益，社会效益十分巨大。
综上所述，本发明将阳极靶面由多晶态变为单晶态，使X射线球管射出的X射线的清晰度和强度大幅度提高，并有效延伸了X射线球管的使用寿命，而且单晶化后的阳极靶面具有抗蒸发的性能，有效提高X射线的精准度，保证CT机工作检测的结果准确率，适合广泛地推广。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明：
图1为本实施例的工作状态示意图；
图2为阳极靶的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1~2，单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，包括以下步骤：
步骤1、准备单晶化制造设备和阳极靶1，所述阳极靶1具有沿其周向环形设置的阳极靶面11，阳极靶面11的宽度在10~12mm之间；单晶化制造设备上具有用于对阳极靶面11进行单晶化的工作腔2；另外，阳极靶1的中部开有中心孔15，该中心孔15用于与X射线球管上的其他部件连接，所述阳极靶1包括由上至下依次设置的钨合金层12、金属钼层13和石墨层14，阳极靶面11设置在钨合金层12上，钨合金层12由高纯钨粉或钨铼合金粉制成；
步骤2、将阳极靶1固定放置在工作腔2内，并利用第一供气设备向工作腔2内注入惰性气体，以避免阳极靶1在进行单晶化的过程中出现氧化；单晶化制造设备启动，对阳极靶面11进行熔融，熔融温度为3360~4000摄氏度，在本实施例中，熔融温度的优选范围为3400~3800摄氏度之间，以提高熔融的稳定性，最优选为3500摄氏度；阳极靶面11熔融后，阳极靶面11熔融的深度在0.02~5mm之间，以保证单晶化的效果，当阳极靶面11熔融的深度为0.2mm时，单晶化效果的最佳；
步骤3、对熔融后的阳极靶面11以每秒1000摄氏度以上的速率下冷却冷凝，从而将每平方毫米中的10000~20000以上的颗晶粒合并成一颗晶粒以下，以使阳极靶面11呈单晶态、玻璃晶或局部类单晶状。
从而在阳极靶1工作时接受阴极超高压电子冲击时，无微钨粉随X射线晰出，达到以下效果:
1.由于阳极靶面11由多晶态变为单晶态，因此，X射线球管射出的X射线的清晰度大幅度提高；
2.由于微晶粒合并后，上万个合成一片的电子层，呈活泼状态，加强了X射线的强度；
3.阳极靶1单晶化后的寿命延长了3~5倍以上；
4.由于单晶化后的阳极靶面11具有抗蒸发的性能，因此阳极靶面11工作时不会晰出微粒钨粉，有效避免了X射线受钨微粉产生电子干扰，从而使各种危重病灶在早期得以正确判断、确诊、大幅度减少了医疗资源、负担、减少人类的病痛及高额的治疗费用及养护费，大幅度减少各类人才免于由误诊产生的社会资源损失，此举不但有经济效益，社会效益十分巨大。
优选的，所述单晶化设备包括带动阳极靶1旋转的旋转装置3、用于辐照熔融阳极靶面11的辐照发生机4，所述工作腔2设于旋转装置3上，所述旋转装置3的转动端上设有置于工作腔2内的夹具，所述辐照发生机4具有用于辐照熔融阳极靶面11的辐照输出端41，所述辐照输出端41伸入到工作腔2中且置于夹具的上空，阳极靶1固定在夹具上且阳极靶面11对应辐照输出端41。另外，辐照发生机4还具有带动辐照输出端41上下移动的调整机构，辐照输出端41离阳极靶面11的距离可通过上下移动辐照输出端41方式进行调整，以使辐照输出端41离阳极靶面11的距离保持在20±2mm，最优选为20mm，从而保证熔融阳极靶面11的稳定性。
在上述结构中，辐照发生机4为等离子发生机、激光发生机、电子束辐照设备、铼加热器和中频加热设备、高频加热设备、超音频加热设备的任意一种，下表1为各个加热设备的功率参数附表。
表1：
| 设备名称 | 功率范围 |
| 等离子发生机 | 30~200KW |
| 激光发生机 | ≤30KW |
| 电子束辐照设备 | 10~180KW |
| 铼加热器 | 10~200KW |
| 中频加热设备 | 15~600KW |
| 高频加热设备 | 3~500KW |
| 超音频加热设备 | 100~300KW |
在本实施例中，辐照发生机4为等离子发生机，等离子发生机通过其输出端使阳极靶面11上产生高温，从而使阳极靶面11熔融，上述等离子发生机的输出端为辐照输出端41。另外，在进行辐照加热时，可以根据靶材的大小和冷却速率，调整辐照发生机4工作时的功率和光斑大小范围。
优选的，所述旋转装置3包括机架31、设于机架31上的旋转电机32，所述旋转电机32的转动端伸出机架31的顶部并连接有夹具，所述夹具可以是一螺钉，旋转电机32的转动端的顶部上设有螺孔，螺钉的螺纹端穿过中心孔15与螺孔螺纹连接以将阳极靶1固定在旋转电机32的转动端上；当然，不限于上述结构，还可以是加设在旋转电机32的转动端上可实现相同目的的固定结构即可。进一步的，所述机架31的顶部上盖设有防护罩33，所述防护罩33内腔与机架31组合形成所述工作腔2，所述防护罩33的顶部上设有供辐照输出端41插入工作腔2内的入口。
优选的，所述防护罩33由透明材质制成，由此在加工时可以看到防护罩33内部的阳极靶1的加工状况，方便工作人员操作加工。在本实施例中，所述防护罩33为罐状容器，所述防护罩33由蓝宝石玻璃制成，蓝宝石玻璃具有抗磨损、耐高温、硬度高等优点，从而可以保证单晶化设备在熔融阳极靶面11时，防护罩33不会因高温而损坏。另外，所述防护罩33的直径大于阳极靶1直径的30%，以保证辐照熔融工作的稳定实施，且不会影响到防护罩33。
在上述步骤2中，第一供气设备为可输出惰性气体的装置，只需可实现输出惰性气体的目的即可。另外，在本步骤3中，可以利用第二供气设备向工作腔2输入降温气体，降温气体为液氮，第一供气设备和第二供气设备均为现有技术，可参照现有用于供气的装置，第一供气设备和第二供气设备无图示。第一供气设备和第二供气设备向工作腔2输入气体时，可在所述防护罩33上设有供输入惰性气体的第一进气孔、输入降温气体的第二进气孔，第一进气孔和第二进气孔分别设有用于第一供气设备和第二供气设备连接的连接头，当然惰性气体和降温气体也可通过人为操作，直接从入口输入工作腔2内。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、准备单晶化制造设备和阳极靶（1），所述阳极靶（1）具有沿其周向环形设置的阳极靶面（11），单晶化制造设备上具有用于对阳极靶面（11）进行单晶化的工作腔（2）；所述阳极靶（1）包括由上至下依次设置的钨合金层（12）、金属钼层（13）和石墨层（14），阳极靶面（11）设置在钨合金层（12）上，钨合金层（12）由钨铼合金粉制成；
步骤2、将阳极靶（1）固定放置在工作腔（2）内，并利用第一供气设备向工作腔（2）内注入惰性气体，单晶化制造设备启动，对阳极靶面（11）进行熔融，熔融温度为3400~3800摄氏度；
步骤3、对熔融后的阳极靶面（11）以每秒1000摄氏度以上的速率下冷却冷凝，使阳极靶面（11）呈单晶态、玻璃晶或局部类单晶状。
2.根据权利要求1所述的单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，其特征在于：在步骤2中，阳极靶面（11）熔融后，阳极靶面（11）熔融的深度在0.02~5mm之间。
3.根据权利要求1所述的单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，其特征在于：所述单晶化设备包括带动阳极靶（1）旋转的旋转装置（3）、用于辐照熔融阳极靶面（11）的辐照发生机（4），所述工作腔（2）设于旋转装置（3）上，所述旋转装置（3）的转动端上设有置于工作腔（2）内的夹具，所述辐照发生机（4）具有用于辐照熔融阳极靶面（11）的辐照输出端（41），所述辐照输出端（41）伸入到工作腔（2）中且置于夹具的上空，阳极靶（1）固定在夹具上且阳极靶面（11）对应辐照输出端（41）。
4.根据权利要求3所述的单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，其特征在于：辐照发生机（4）还具有带动辐照输出端（41）上下移动的调整机构，辐照输出端（41）离阳极靶面（11）的距离可通过上下移动辐照输出端（41）方式进行调整。
5.根据权利要求4所述的单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，其特征在于：所述旋转装置（3）包括机架（31）、设于机架（31）上的旋转电机（32），所述旋转电机（32）的转动端伸出机架（31）的顶部并连接有夹具，所述机架（31）的顶部上盖设有防护罩（33），所述防护罩（33）内腔与机架（31）组合形成所述工作腔（2）。
6.根据权利要求5所述的单晶化抗蒸发的X射线球管阳极靶的制造工艺，其特征在于：所述防护罩（33）由透明材质制成。
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