CN114446743B

CN114446743B - X射线源

Info

Publication number: CN114446743B
Application number: CN202210365337.7A
Authority: CN
Inventors: 童超; 武朝辉; 邢立娜; 李朝阳
Original assignee: Anhui Specreation Instrument Science & Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Specreation Instrument Science & Technology Co ltd
Priority date: 2022-04-08
Filing date: 2022-04-08
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2042-04-08
Also published as: CN114446743A

Abstract

本发明属于光学仪器技术领域，特别涉及一种X射线源，回转轴芯竖向布置的旋转靶座的周面上布置靶材，靶材的外周部位对应设置灯丝，灯丝的旁侧有供X射线通过的通路且该通路对应于本体上供X射线通过的通光孔；高压电源经本体的顶盖上布置的高压导电芯的输入端子输入，高压导电芯下端有输出端子经旋转靶座与靶材转动式电连接或高压导电芯下端由输出端子与靶材转动式电连接；灯丝与低压电源或零电位相连。本发明的旋转靶座既能将高压电流导送至与其相连的靶座处，又能与转动机构配合实现靶材的转位切换，在实现在线切换靶材的同时使X射线源的结构更加紧凑，缩小产品体积。

Description

X射线源

技术领域

本发明属于光学仪器技术领域，特别涉及一种X射线源。

背景技术

现有技术通常在真空环境下应用高能电子束轰击阳极靶来获得X射线，不同高能电子束轰击不同的靶材，产生的X射线特征谱线不同。

基于X射线的检测设备在生产时，需要标定设备的参数，包括但不限于检验其分辨率、测谱范围、灵敏度等。标定时需要用到多种具有不同特征谱线的X射线，然而现有的X光源通常只能获得单一射线，在标定时更换标定用X光源的操作繁琐，严重影响生产加工效率。若设置多个工位并在不同工位分别标定不同的X射线特征谱线，则标定的可靠性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、靶材更换操作便捷的X射线源。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种X射线源，筒箱形的本体的腔室内布置有旋转靶座，回转轴芯竖向布置的旋转靶座的周面上布置靶材，靶材的外周部位对应设置灯丝，旋转靶座与转动驱动机构相连且转动驱动机构驱动旋转靶座转位至其上相应的靶材处在与灯丝配合的位置处，灯丝的旁侧有供X射线通过的通路且该通路对应于本体上供X射线通过的通光孔；高压电源经本体的顶盖上布置的高压导电芯的输入端子输入，高压导电芯下端有输出端子经旋转靶座与靶材转动式电连接或高压导电芯下端由输出端子与靶材转动式电连接；灯丝与低压电源或零电位相连。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：旋转靶座既能将高压电流导送至与其相连的靶座处，又能与转动机构配合实现靶材的转位切换，在实现便捷在线切换靶材的同时使X射线源的结构更加紧凑，缩小产品体积。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明隐去本体及其上下端盖状态下的立体示意图；

图3是本发明隐去本体及其上下端盖状态下另一视角的立体示意图；

图4是环形座的立体示意图；

图5是本发明的俯视示意图；

图6是图5中的A-A剖视图；

图7是图6中C部的放大示意图；

图8是图5中的B-B剖视图；

图9是图8中D部的放大示意图；

图10是本发明的侧视图；

图11是图10中的E-E剖视图；

图12是中图8中D部另一实施例的放大示意图。

图中：10.本体，11.顶盖，12.通光孔，20.靶材，21.旋转靶座，211.径板，22.绝缘板，23.托板，24.外圈，25.挡圈，26.齿圈，30.灯丝，40.高压导电芯，41.输入端子，42.输出端子，421.T形头，43.绝缘护管，44.导电元件，45.导电柱，451.沉孔，452.孔盖，46.弹簧，50.环形座，51.垂吊杆，60.驱动手柄或驱动电机，61.主动齿轮，62.驱动轴，70.位移机构，71.安装座，711.安装孔，72.位移杆。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

一种X射线源，如附图8、9所示，筒箱形的本体10的腔室内布置有旋转靶座21，旋转靶座21的回转轴芯竖向布置。为便于叙述，这里所述的竖向为附图8、9所呈现姿态的竖向，在实际应用时旋转靶座21的回转轴芯方向可以根据需要调整。

旋转靶座21的周面上布置靶材20，在靶材20的外周部位对应设置灯丝30，旋转靶座21与转动驱动机构相连且转动驱动机构驱动旋转靶座21转位至其上相应的靶材20处在与灯丝30配合的位置处。灯丝30与低压电源或零电位相连，靶材20与高压电源相连。灯丝30的旁侧有供X射线通过的通路且该通路对应于本体10上供X射线通过的通光孔12。本实施例如附图11所示，旋转靶座21的座体周侧间隔设有靶材20，灯丝30设于靶材20外侧，灯丝30端面的中心法线与旋转靶座21的回转轴芯共面且二者相互垂直。具体实施时，转动驱动机构驱使旋转靶座21转位，当靶材20的端面与灯丝30的端面相对布置时，二者处于配合位。灯丝30处于低电位，靶材20处于高电位，灯丝30端面出射的电子束轰击靶材20端面后得到的X射线从位于灯丝30两侧的通路出射并穿过设于本体10侧部的通光孔12。

为获得所需X射线，如附图1、2、9、11所示，本实施例本体10的通光孔12与所述的通路之间设有光学元件安装座71，安装座71的上端连接位移杆72，位移杆72的另一端穿过顶盖11与位移机构70相连，位移机构70驱动安装座71位移，使安装在光学元件安装座71上的所需光学元件处于X射线通路上。本实施例中位移机构70的位移方向平行于旋转靶座21的回转轴芯。本实施例的安装座71上设有在位移杆72的位移方向上间隔布置用于安装光学元件的安装孔711，所述的光学元件可以是用于遮挡杂散光的滤波片。

为可靠固定灯丝30，本实施例中，将灯丝30固定设置在环形座50的圈体上，如附图11所示，环形座50与通光孔12之间设有光学元件安装座71，环形座50容置灯丝30的孔洞两侧设有孔洞且该孔洞指向通光孔12。环形座50的中部围设有圆柱形的腔室空域52，旋转靶座21位于该腔室空域52内，灯丝30面向环形座50的腔室空域52布置。如附图4、8、9所示，环形座50的上环面与垂吊杆51的下端相连、垂吊杆51的上端连接在本体10的顶盖11上，环形座50的中部有一腔室空域52。灯丝30固定连接在管座状灯丝座32的端部且灯丝30显露式面向靶材20所在侧，灯丝座32的另一端设有连接板与环形座50固定连接。灯丝30通过低压电源端子31与低压电源连通，低压接线端子31通过导线与低压电源连通。

参见附图9，本实施的高压电源经本体10的顶盖11上布置的高压导电芯40的输入端子41输入，高压导电芯40下端由输出端子42经旋转靶座21与靶材20转动式电连接。即旋转靶座21与高压电源连通，旋转靶座21不仅能转位以切换靶材20，还能将高压电流自输出端子42传递至靶材20以与灯丝30配合获得射线。

如附图12所示的实施例中，高压导电芯40下端由输出端子42与靶材20转动式接触连接。输出端子42的下端向下延伸至旋转靶座21的座体内并直接与靶材20接触连接，靶材20、输出端子42均与旋转靶座21绝缘配合。在另一实施例中，输出端子42的下端向下延伸至旋转靶座21的座体内并通过转动式接触连接部件与靶材20电连接，所述的转动式接触连接部件、靶材20、输出端子42均与旋转靶座21绝缘连接。

为避免高压电流导送元件与靶材20电连接结构使旋转靶座21旋转不顺畅或卡死，优选方案为附图8、9所示的实施例，输出端子42为倒置的T杆，其下端的T形头421置于导电柱45上端的沉孔451中，沉孔451的孔口处有导电材质的孔盖452，孔盖452中部有过孔供输出端子42的杆身穿置通过，沉孔451的孔底与T形头421的底面之间设置弹簧46，弹簧46提供弹力驱使T形头421的顶面与孔盖452的下盖面构成抵触式电连接，导电柱45下端与旋转靶座21电连接。弹簧46自身可以导送高压电流，在导电柱45绕其柱芯转动或导电柱45上下浮动时，弹簧46也能够提供弹力驱使输出端子42的T形头421的上表面与导电柱45的孔盖452抵触配合并维持其接触连接从而导送电流。也就是说，输出端子42与导电柱45构成转动式电连接，输出端子42与导电柱45为相对转动配合，并且在二者相对转动时，高压电流也能沿输出端子42的T形头421、孔盖452导送至导电柱45的下部柱身处。这样的话，导电柱45的下端便能与旋转靶座21固定连接使二者构成同步转动配合，在旋转靶座21转动切换靶材20时，导电柱45随之转动，而输出端子42通过弹簧46、孔盖452与导电柱45的柱身过渡连接能有效避免切换靶材20时输出端子42与导电柱45卡死，从而在实现靶材20流畅切换的同时保证高压电流导送路径的可靠性。具体如附图9所示，旋转靶座21为竖向布置的管柱状，其管腔内或管端处设置径板211与导电柱45下端固连，又由于靶材20与旋转靶座21电连接，如此，电流就能沿导电柱45、径板211、旋转靶座21的管柱状座体导送至靶材20，且其电流导送路径在旋转靶座21转动时也能可靠维持。

为了实现高压电流的可靠导送，同时保证高压部件与关联部件的有效绝缘，本实施例在顶盖11上穿置连接有绝缘护管43，绝缘护管43的管腔与本体10的腔体连通，绝缘护管43的上管端密闭。如附图6、8所示，高压导电芯40的输入端子41的下端插入绝缘护管43的上管端并与之构成密封配合，这样能在维持本体10腔室密闭的同时将高压电流导入本体10的腔室内。本实施例中，输入端子41的下端与导电元件44连接，导电元件44的下端伸入绝缘护管43的管腔内与输出端子42的上端在绝缘护管43的管腔内电连接。导电元件44可以为具有一定弯曲、扭曲或延展变形能力的导线，即使输出端子42上下浮动也能可靠导送高压电流。在另一实施例中，整体呈杆柱状的输入端子41穿过绝缘护管43的上管端并与之构成密封配合，并且输入端子41的下端与输出端子42的上端在绝缘护管43的管腔内固定连接，也就是说输入端子41与输出端子42直接连接实现高压电流的导送。输入端子41的底端可与输出端子42的上端螺纹连接。

如附图9所示，本实施例为了在实现旋转靶座21与环形座50转动连接同时避免旋转靶座21与环形座50电连接，在旋转靶座21的上端设有有绝缘板22，绝缘板22支撑于环形座50的腔室空域52的上口边沿上。绝缘板22过渡连接旋转靶座21与环形座50，既可以避免高压电流自旋转靶座21向环形座50导送，又能限制旋转靶座21在腔室空域52内向下的位移。绝缘板22的材质强度及耐久性通常弱于金属，为进一步保障旋转靶座21与环形座50的可靠配合，本申请在所述绝缘板22的下板面侧连接有托板23，托板23的外径大于腔室空域52的直径且托板23的边沿压置在环形座50的腔室空域52的上口边沿上。具体如附图7、9所示，托板23空套于旋转靶座21的外周并通过螺钉与绝缘板22固定连接，导电柱45的下端穿过绝缘板22的中部孔洞并与旋转靶座21的径板211电连接，螺钉穿过绝缘板22与径板211固定连接，也就是说，导电柱45、绝缘板22、托板23、旋转靶座21固定连接构成同步转动配合。为便于驱动托板23相对环形座50转动，本实施例在托板23的下板面与环形座50的上座面之间设有滚珠，滚珠卡置于托板23和/或环形座50上对应设置的凹槽内，也就是说，托板23、环形座50及所述的滚珠构成端面轴承实现了旋转靶座21与环形座50的相对转动配合。在其他实施例中，也可以在托板23与环形座50的腔室空域52上口边沿之间设置端面轴承实现旋转靶座21与环形座50的相对转动配合。

如附图7、9、11所示，本实施例中在旋转靶座21外周设有外圈24，外圈24的上端面连接在托板23的下板面上，这样外圈24与托板23、旋转靶座21构成同步转动配合。外圈24置于环形座50的腔室空域52内且两者径向之间为间隙配合，外圈24空套于旋转靶座21外，靶材20主体的容置于外圈24的通孔内且二者间隔布置，靶材20的一端向旋转靶座21延伸并与旋转靶座21固定连接，另一端面向外圈24的外侧。在使用时，与旋转靶座21固定连接的各靶材20均处于高电位，外圈24能隔绝相邻两靶材20，避免低压电子轰击至未正对灯丝30的靶材20上导致无法获得所需的射线。

进一步地，为了防止旋转靶座21自腔室空域52内向上位移从而脱出腔室空域52，本实施例在外圈24的下端面连接挡圈25，挡圈25抵压在环形座50腔室空域52的下口边沿上。如附图9所示，环形座50夹设于托板23、挡圈25之间，从而限制旋转靶座21在其轴向方向上的位移。

本实施例中，所述的转动驱动机构包括设于顶盖11处的驱动手柄或驱动电机60，如附图6、7所示，驱动手柄或驱动电机60的输出端连接有驱动轴62，驱动轴62的下端同步转动连接有主动齿轮61，围设在托板23上的齿圈26与主动齿轮61啮合。具体实施时，驱动手柄或驱动电机60转动，带动驱动轴62、主动齿轮61转动，便能驱使旋转靶座21转动从而切换靶材20。在其他实施例中，主动齿轮61也可以与围设在绝缘板22或端面轴承上的齿圈啮合。

如附图1、2所示，本实施例中高压电源、低压电源、驱动安装座71直线位移以切换光学元件的位移机构70以及驱动旋转靶座21转动以切换靶材20的驱动手柄或驱动电机60均密封连接于顶盖11处，这样能在保证本体10的腔室密闭性能的同时，在其顶盖11侧在线进行电源通断、靶材20切换及光学元件切换的操作，从而便利地获得多种所需X射线以满足其应用需求。

Claims

1.一种X射线源，其特征在于：筒箱形的本体（10）的腔室内布置有旋转靶座（21），回转轴芯竖向布置的旋转靶座（21）的周面上布置靶材（20），靶材（20）的外周部位对应设置灯丝（30），旋转靶座（21）与转动驱动机构相连且转动驱动机构驱动旋转靶座（21）转位至其上相应的靶材（20）处在与灯丝（30）配合的位置处，灯丝（30）的旁侧有供X射线通过的通路且该通路对应于本体（10）上供X射线通过的通光孔（12）；

高压电源经本体（10）的顶盖（11）上布置的高压导电芯（40）的输入端子（41）输入，高压导电芯（40）下端由输出端子（42）经旋转靶座（21）与靶材（20）转动式电连接或高压导电芯（40）下端由输出端子（42）与靶材（20）转动式电连接；

所述的输出端子（42）下端的T形头（421）置于导电柱（45）上端的沉孔（451）中，沉孔（451）的孔口处有导电材质的孔盖（452），孔盖（452）中部有过孔供输出端子（42）的杆身穿置通过，沉孔（451）的孔底与T形头（421）的底面之间设置弹簧（46），弹簧（46）提供弹力驱使T形头（421）的顶面与孔盖（452）的下盖面构成抵触式电连接，导电柱（45）下端与旋转靶座（21）电连接；

灯丝（30）与低压电源或零电位相连。

2.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于：所述的灯丝（30）固定设置在环形座（50）的圈体上，灯丝（30）显露式面向靶材（20）所在侧，环形座（50）的上环面与垂吊杆（51）的下端相连、垂吊杆（51）的上端连接在本体（10）的顶盖（11）上，旋转靶座（21）位于环形座（50）中部围置的圆柱形的腔室空域（52）内。

3.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于：所述的顶盖（11）上穿置有绝缘护管（43），输出端子（42）为倒置的T杆，输出端子（42）的上端伸入绝缘护管（43）的管腔内并通过导电元件（44）与输入端子（41）的下端电连接，或输出端子（42）的上端在绝缘护管（43）的管腔内与输入端子（41）的下端直接连接。

4.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于：所述的导电柱（45）下端与旋转靶座（21）固定连接，旋转靶座（21）为竖向布置的管柱状，其管腔内或管端处设置径板（211）与导电柱（45）下端固连，旋转靶座（21）的上端有绝缘板（22），绝缘板（22）支撑于环形座（50）的腔室空域（52）的上口边沿上。

5.根据权利要求4所述的X射线源，其特征在于：所述的绝缘板（22）的下板面侧连接有托板（23），托板（23）的外径大于腔室空域（52）的直径且托板（23）的边沿压置在环形座（50）的腔室空域（52）的上口边沿上。

6.根据权利要求5所述的X射线源，其特征在于：端面轴承置于托板（23）与环形座（50）的腔室空域（52）上口边沿之间。

7.根据权利要求5所述的X射线源，其特征在于：旋转靶座（21）外周有外圈（24），外圈（24）的上端面连接在托板（23）的下板面上，外圈（24）置于环形座（50）的腔室空域（52）内且两者径向之间为间隙配合，外圈（24）上设有通孔容置靶材（20）。

8.根据权利要求7所述的X射线源，其特征在于：外圈（24）的下端面连接挡圈（25），挡圈（25）抵压在环形座（50）腔室空域（52）的下口边沿上。

9.根据权利要求5所述的X射线源，其特征在于：所述的转动驱动机构包括设于顶盖（11）处的驱动手柄或驱动电机（60），驱动手柄或驱动电机（60）的输出端连接有驱动轴（62），驱动轴（62）的下端同步转动连接有主动齿轮（61），围设在绝缘板（22）或托板（23）上的齿圈（26）与主动齿轮（61）啮合。

10.根据权利要求2所述的X射线源，其特征在于：通光孔（12）与环形座（50）之间设有光学元件安装座（71），安装座（71）的上端连接位移杆（72），位移杆（72）的另一端穿过顶盖（11）与位移机构（70）相连，位移机构（70）驱动安装座（71）在竖向方向上位移至相应的光学元件位于X射线通路上；安装座（71）上设有在位移杆（72）的位移方向上间隔布置用于安装光学元件的安装孔（711），所述的光学元件为滤波片。