CN116437549A - 一种高能x射线靶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高能X射线靶，涉及X射线成像和检测设备技术领域，包括钨靶、水冷却系统和双层滤波片，钨靶的正面为用于接收电子束的接收面，背面为用于发射X射线束的发射面，水冷却系统包括冷却水管；冷却水管设置贴合于钨靶边缘的热传递面，热传递面沿冷却水管的长度方向为弧形面，宽度方向为平面，冷却水管的一端为用于通入冷却水的冷却水进口，另一端为用于排出热水的热水出口；双层滤波片正对钨靶的发射面。与现有技术相比，本发明具有更优异的冷却性能，且设置了双层滤波片硬化出射X射线，提升了平均能量，增加X射线检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及X射线成像和检测设备技术领域，具体而言，涉及一种高能X射线靶。
背景技术
X射线靶的性能优劣决定着轫致辐射X射线源发射X射线的品质及整个设备的运行表现。在高能X射线成像、无损检测设备中，由于束流尺寸较小，靶体局部功率密度高，热负载集中；在对大尺寸、高密度物体进行检测时，在穿过被测物时会发生能谱硬化，导致测量精度下降。
目前张耀锋等人基于一台能量为9MeV、平均流强为125μA的高功率电子直线加速器，开展了高能X射线靶设计工作，其W靶直径为10mm，W靶外围具备较高导热率的Cu，冷却系统采用水冷方式，冷却水管附加在W靶边缘的Cu支撑板上，材质为铝内径5mm，截面为半圆形，冷却水能够直接与Cu支撑板接触，经COMSOL模拟证明经长时间照射靶材最高温度约为970℃，最低温度约为180℃。
目前，上述利用Cu支撑板作为外界水与W靶的热量传导中介，增加了额外的热量传导介质，导致冷却效果变差，且并未进行出射X射线硬化。
发明内容
本发明在于提供一种包含水冷却系统及双层滤波片的高能X射线靶，用于降低靶体热损伤及硬化高能X射线，提升X射线检测精度。
本发明采取的技术方案如下：
一种高能X射线靶，包括钨靶、水冷却系统和双层滤波片，所述钨靶的正面为用于接收电子束的接收面，背面为用于发射X射线束的发射面，所述水冷却系统包括冷却水管；所述冷却水管设置贴合于所述钨靶边缘的热传递面，所述热传递面沿所述冷却水管的长度方向为弧形面，宽度方向为平面，所述冷却水管的一端为用于通入冷却水的冷却水进口，另一端为用于排出热水的热水出口；所述双层滤波片正对所述钨靶的发射面。
在本发明的一较佳实施方式中，所述钨靶除接收面与发射面外均接触于所述热传递面，既不影响电子束的接收、X射线束的发射，也能确保冷却水管具有极高的热量转移效率。
在本发明的一较佳实施方式中，所述冷却水管为铝管。
在本发明的一较佳实施方式中，所述双层滤波片包括第一滤波片和第二滤波片，所述第一滤波片位于所述钨靶和第二滤波片之间，并贴合于所述第二滤波片，所述第一滤波片和钨靶间隙配合；所述第一滤波片材料由铋、铅、坦中的一种材料制成，所述第二滤波片材料由铁、铜、铝中的一种材料制成。
在本发明的一较佳实施方式中，所述钨靶、冷却水管和双层滤波片均置于一个屏蔽体，所述屏蔽体从左至右依次设置靶体安装腔、连接于所述靶体安装腔的射线发射通道；所述钨靶置于所述靶体安装腔，且其发射面朝向所述射线发射通道；所述双层滤波片卡装于所述射线发射通道。
在本发明的一较佳实施方式中，所述水冷却系统还包括水泵；所述水泵的出口连接所述冷却水进口，进口连接冷水源。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
冷却水管设置贴合于所述钨靶边缘的热传递面，热传递面沿冷却水管的长度方向和宽度方向均为弧形面，具有更优异的冷却性能，钨靶在更高电子束轰击下，仍能确保靶体温度低于背景技术中靶体的温度；
设置双层滤波片硬化出射X射线，提升了平均能量，增加X射线检测精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是高能X射线靶结构的主示意图；
图2是高能X射线靶结构的左视图。
图中：1-冷却水管，11-冷却水进口，12-热水出口，2-钨靶，3-第一滤波片，4-第二滤波片，5-电子束，6-X射线束，7-屏蔽体。
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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参照图1和图2，本发明公开了一种高能X射线靶，包括钨靶2、水冷却系统和双层滤波片，钨靶2的正面为用于接收电子束5的接收面，背面为用于发射X射线束6(>1MeV)的发射面，水冷却系统包括冷却水管1；冷却水管1设置贴合于钨靶2边缘的热传递面，热传递面沿冷却水管1的长度方向为弧形面，宽度方向为平面，冷却水管1的一端为用于通入冷却水的冷却水进口11，另一端为用于排出热水的热水出口12；双层滤波片正对钨靶2的发射面。
其中，钨靶2除接收面与发射面外均接触于热传递面，既不影响电子束5的接收、X射线束6的发射，也能确保冷却水管1具有极高的热量转移效率。钨靶2、冷却水管1和双层滤波片均置于一个屏蔽体7，屏蔽体7从左至右依次设置靶体安装腔、连接于靶体安装腔的射线发射通道；钨靶2置于靶体安装腔，且其发射面朝向射线发射通道；双层滤波片卡装于射线发射通道。冷却水管1为铝管。双层滤波片包括第一滤波片3和第二滤波片4，第一滤波片3与第二滤波片4嵌套于屏蔽体7中，第一滤波片3位于钨靶2和第二滤波片4之间，并贴合于第二滤波片4，第一滤波片3和钨靶2间隙配合；第一滤波片3材料由铋、铅、坦中的一种材料制成，第二滤波片4材料由铁、铜、铝中的一种材料制成。
本发明所述高能X射线靶，在使用时，高能电子束5轰击钨靶2，在钨靶2中发生轫致辐射产生大量热能及高能X射线束6。热能在钨靶2中沉积并往钨靶2周围传递至冷却水管1，冷却水不断从冷却水进口11进入冷却水管1，然后从热水出口12排出，继而带走钨靶2中大量热能，维持钨靶2正常工作；高能X射线束6由钨靶2出射经过双层滤波片硬化，提升了X射线平均能量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高能X射线靶，包括钨靶，所述钨靶的正面为用于接收电子束的接收面，背面为用于发射X射线束的发射面，其特征在于，还包括水冷却系统和双层滤波片，所述水冷却系统包括冷却水管；所述冷却水管设置贴合于所述钨靶边缘的热传递面，所述热传递面沿所述冷却水管的长度方向为弧形面，宽度方向为平面，所述冷却水管的一端为用于通入冷却水的冷却水进口，另一端为用于排出热水的热水出口；所述双层滤波片正对所述钨靶的发射面。
2.根据权利要求1所述的高能X射线靶，其特征在于，所述钨靶除接收面与发射面外均接触于所述热传递面。
3.根据权利要求1所述的高能X射线靶，其特征在于，所述冷却水管为铝管。
4.根据权利要求1所述的高能X射线靶，其特征在于，所述双层滤波片包括第一滤波片和第二滤波片，所述第一滤波片位于所述钨靶和第二滤波片之间，并贴合于所述第二滤波片，所述第一滤波片和钨靶间隙配合；所述第一滤波片材料由铋、铅、坦中的一种材料制成，所述第二滤波片材料由铁、铜、铝中的一种材料制成。
5.根据权利要求1所述的高能X射线靶，其特征在于，所述钨靶、冷却水管和双层滤波片均置于一个屏蔽体，所述屏蔽体从左至右依次设置靶体安装腔、连接于所述靶体安装腔的射线发射通道；所述钨靶置于所述靶体安装腔，且其发射面朝向所述射线发射通道；所述双层滤波片卡装于所述射线发射通道。
6.根据权利要求1所述的高能X射线靶，其特征在于，所述水冷却系统还包括水泵；所述水泵的出口连接所述冷却水进口，进口连接冷水源。
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