CN116801466A - 具有两相冷却系统的x射线高压发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种X射线高压发生器、一种X射线辐射器和一种计算机断层扫描装置。根据本发明的用于为在X射线管中产生X射线提供高压的X射线高压发生器具有：‑电路装置，所述电路装置具有至少一个功率电子电路部件，其中至少一个功率电子电路部件在运行中形成热源，其特征在于：‑设有两相冷却系统，所述两相冷却系统具有热沉，其中至少一个功率电子电路部件与两相冷却系统直接热耦联，以用于热源在热沉处散热，其中两相冷却系统具有散热块，其中散热块在空间上包围冷却通道回路，其中冷却通道回路至少部分地填充有工作介质并且作用为热管。
Description
技术领域
本发明涉及一种X射线高压发生器、一种X射线辐射器和一种计算机断层扫描装置。
背景技术
传统的X射线高压发生器典型地用于从常见的电网电压中产生在kV范围中的高压。所述高压例如施加在X射线管的阳极与电子发射器之间，其中由电子发射器发射的电子借助于高压加速到在keV范围中的动能并且在与阳极的相互作用的情况下产生X射线。
这种X射线高压发生器在产生X射线的时间期间将比较高的电峰值功率输出给X射线管。与相应的应用相关地，电峰值功率处于数kW的范围中。在X射线产生之间的时间段中，X射线高压发生器典型地不输出或仅输出非常低的平均电功率。因此，X射线高压发生器通常设立用于在低的平均功率输出的情况下提供高的峰值功率。
X射线高压发生器的这种配置对X射线高压发生器的冷却系统提出高的要求。因为在输出电峰值功率期间，在X射线高压发生器中通常产生与此对应地高的损耗功率输入。为了使在X射线高压发生器中设为用于提供高压的功率电子电路部件不过热，转换成热量的损耗功率必须通过冷却系统至少部分地、优选完全地引出。
另一挑战是，在X射线高压发生器中通常并行运行的功率电子电路部件优选地尽可能均匀地连接到冷却系统的热沉上。热量在此必须部分地经由不同长的路段运送。例如由于距冷却系统的热沉最大距离而最少散热的电路部分在此典型地规定整个X射线高压发生器的功率能力。
例如，传统的冷却系统的尺寸可以确定成，可以持久地引出最大的损耗功率输入。已知的是，传统的X射线高压发生器的冷却系统对应地设计有中间储热器，以便可以通过由此实现的热容来临时暂存损耗热量。通过中间储热器的特定的设计方案例如可以设定冷却系统的功率等级。这种中间储热器优选地靠近热源、尤其功率电子构件设置。例如，例如由铜和/或铝构成的具有高热容的中间存储座适合作为中间储热器。中间储热器通常经由尽可能少的热通道连接到热源上。通过中间储热器的热容可以优选地暂存在产生X射线期间积累的损耗功率输入，随后以更高的时间常数将在中间储热器中缓冲的热能典型地输出给外部冷却介质。为此，损耗功率例如经由承载板输出给例如可以形成计算机断层扫描装置的台架的热沉。
这种具有中间储热器的传统的冷却系统具有比较复杂的构造，所述构造可以由多个元件、如紧固板、中间存储座和功率电子电路部件构成。因此，传统的冷却系统通常比较大和/或重，这由于材料使用会是成本密集的。尤其彼此相关的窄的制造公差也对冷却系统及其安装过程提出高的要求。
发明内容
本发明所基于的目的在于，提出具有更灵活的和更性能卓越的冷却系统的X射线高压发生器、X射线辐射器和计算机断层扫描装置。
所述目的通过X射线高压发生器、X射线辐射器和计算机断层扫描装置来实现。有利的设计方案在下文中描述。
根据本发明的用于为在X射线管中产生X射线提供高压的X射线高压发生器具有：
-电路装置，所述电路装置具有至少一个功率电子电路部件，其中至少一个功率电子电路部件在运行中形成热源，
其特征在于，
-设有两相冷却系统，所述两相冷却系统具有热沉，
其中至少一个功率电子电路部件与两相冷却系统直接热耦联，以用于热源在热沉处散热，
其中两相冷却系统具有散热块，其中散热块在空间上包围冷却通道回路，其中冷却通道回路至少部分地填充有工作介质并且作用为热管。
两相冷却系统尤其可以实现以下优点：
有利地，通过使用两相冷却系统可以实现热沉和热源在空间上的解耦，由此X射线高压发生器的构造变得更灵活。尤其地，具有处于内部的冷却通道回路的散热块的设计方案可以实现克服在热源与热沉之间的较大的距离，而典型地不损害两相冷却系统的冷却功率。因此，两相冷却系统、尤其冷却通道回路和散热块可以实现空间灵活化，因为与传统的X射线高压发生器相反，现在可以有利地直接热耦联远离的热沉。替选地或附加地，在设计两相冷却系统、尤其散热块的外部形状时，空间灵活化可以有利地实现更灵活的造型。
X射线高压发生器的另一优点涉及可以在两相冷却系统中、尤其在散热块中集成不同功能的可行性。除了散热之外，所述功能例如包括电绝缘、距离补偿、壳体(部分)、接口功能和/或屏蔽。由此有利地省去对于所述功能典型地所需的至少一个另外的传统的组件。此外，将所述功能或功能的一部分集成到两相冷却系统中可以简化和/或缩短X射线高压发生器的生产过程，因为典型地必须安装更少的传统组件。这通常伴随着成本优点。距离补偿可以通过散热块的定制的设计方案实现。壳体功能可以通过如下方式实现：壳体和散热块在一个步骤中生产。通过借助注塑或3D打印的可制造性通常得出比在传统的板的情况下更简单的集成可行性。屏蔽功能尤其可以通过散热块例如借助于流体密封的、尤其有屏蔽能力的或有传导能力的层或借助于金属元件的至少部分的覆层来实现。接口功能可以优选地通过如下方式实现：将电流引导装置、例如用于高电流的汇流排、保持设备和/或紧固元件引入到散热块中。在X射线高压发生器中使用两相冷却系统的优点是，原则上，两相冷却系统在真空中可运转。
X射线高压发生器构成用于尤其在X射线高压发生器的输出端处提供高压。提供高压尤其包括产生高压。在提供时，X射线高压发生器尤其将输入侧的常见的典型地不处于kV范围中、而是低于kV范围的电网电压或中间回路电压转换成高压。高压典型地存在于X射线高压发生器的输出端处。高压典型地大于10kV和/或小于200kV，例如在20kV和150kV之间、尤其在70kV至120kV之间。典型地，X射线高压发生器、例如输出端可以借助于高压线缆与X射线管、尤其X射线管的输入端连接，用于传输高压。X射线管尤其可以根据由X射线高压发生器提供的高压来产生X射线。所产生的X射线典型地具有直至高压乘元电荷e的量值的能谱。X射线典型地不在X射线高压发生器中生成，而是在X射线管中生成。
高压的提供尤其借助于电路装置来进行。电路装置包括用于提供、尤其产生高压的至少一个功率电子电路部件。电路装置通常附加地包括其他电子构件和/或功率电子电路部件。至少一个功率电子电路部件例如可以是功率晶体管、功率电子器件、电感器件、电容器件和/或电阻器件。至少一个功率电子电路部件尤其可以装入TO-247壳体、SMD壳体、THT壳体或功率模块中。
在X射线高压发生器运行中，典型地提供高压。在此期间，电路装置的至少一个功率电子电路部件通常处于运行中、尤其处于负荷下。至少一个功率电子电路部件的运行需要使用电功率，其中通常仅电功率的一部分以高压的形式提供，并且另一部分作为损耗功率下降。至少一个功率电子电路部件至少在运行中是热源。损耗功率输入典型地是高的，使得热源在运行中通过两相冷却系统冷却。损耗功率输入可以在运行中变化。尤其在提供高压之后，至少一个功率电子电路部件可以作为待冷却的热源继续存在一定的时间段。
两相冷却系统包括热沉和/或作用为热沉。热沉尤其适用于将转换成热量的损耗功率输入的一部分引出。热沉典型地将比热沉从环境吸收的更多的损耗功率输出给两相冷却系统外的环境。热沉是两相冷却系统的例如由于材料组成、内部构造和/或外部形状而适合于散热的至少一个子区域。热沉的外部形状可以具有例如通过冷却肋或冷却鳍引起的表面增大。热沉可以是无源构件或例如设计有风扇的有源构件。热沉可以有源地或无源地运行。热沉可以连接到散热块上和/或与散热块直接热耦联。
热沉典型地背向热源，使得所传递的热量远离热源引出。热源的散热尤其包括热源的冷却。热沉例如与气态的或液态的外部冷却回路直接热耦联以增强散热。在所述情况下，外部冷却回路尤其形成热沉的环境，并且热沉典型地作用为到外部冷却回路的热传递器。外部冷却回路尤其可以通过电绝缘的流体、尤其油形成，在其中支承有X射线高压发生器、电路装置和/或至少一个功率电子电路部件。外部冷却回路中的热传递可以基于强制的对流。
两相冷却系统尤其可以构成用于其他电子构件和/或功率电子电路部件的散热。两相冷却系统尤其可以设立用于，在一个热沉处对一个热源散热、在一个热沉处对多个热源散热、在多个热沉处对一个热源散热或在多个热沉处对多个热源散热。
直接热耦联尤其意味着，用于热传递的两个元件典型地实体地彼此连接。例如，至少一个功率电子电路部件与两相冷却系统连接或连接到两相冷却系统上。
两相冷却系统的散热块例如具有金属、陶瓷和/或聚合物。散热块的优选的实施方式包括由陶瓷构成的设计方案或由聚合物构成的设计方案。如下实施方式是特别优选的，其中散热块由聚合物构成从而形成聚合物散热块。与金属相比，聚合物散热块尤其提供更低成本、更小重量和/或更简单处理的优点。此外，聚合物通常是电绝缘的和/或非磁性的。陶瓷尤其可以由Al2O3、Si3N或AlN构成。金属尤其可以是铜、铝、铁或由所述元素构成的合金。由陶瓷和/或金属构成的实施方案的优点可以是，散热块是流体密封的。聚合物尤其可以是聚丙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚酰胺或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-共聚物。散热块可以通过增材生产方法和/或注塑生产方法制造。
在散热块中设有冷却通道回路。散热块典型地完全包围冷却通道回路，使得工作介质在冷却通道回路中基本上由冷却通道回路的通道壁阻挡。基本上涉及：与散热块的材料组成和/或散热块的一定的孔隙度相关地，会出现工作介质穿过通道壁的一定的扩散。
原则上，散热块可以构成为X射线高压发生器的壳体的一部分。在所述情况下，与至少一个功率电子电路部件相对置的表面典型地形成热沉。散热块的另一优点可以是，用于金属元件、例如电路板、紧固元件和/或用于电流引导装置的保持设备设作为散热块的一部分。
冷却通道回路包括本身闭合的路径，工作介质在运行中沿着所述路径来回运动、尤其振荡。在所述情况下，冷却通道回路典型地作用为振荡式的热管。在该上下文中，可以使用术语脉冲式来替代振荡式。冷却通道回路尤其具有多个直的和/或弯曲的通道部段。通道部段可以圆形地、蜿蜒形地、螺旋形地、面状地、长形地和/或有角地设置。每单位面积的通道部段的数量尤其可以在热沉和/或热源的区域中增加。
通道部段例如具有小于6mm、优选地小于3mm的直径。通道部段的横截面例如在0.1mm2和50mm2之间、优选地在0.25mm2和4mm2之间。通道部段典型地构成用于可以实现毛细管流或毛细作用，尤其当热管构成为振荡的热管时。通过在此处于主导的表面应力，气相和液相彼此分离地存在。通道部段典型地具有闭合的、例如管状的、尤其圆形的或有角的(矩形的)横截面。在运行中，工作介质在冷却通道回路中来回振荡。工作介质典型地可以具有流动的优先方向。
两相冷却系统的特征在于，冷却通道回路具有朝向热源的第一部段和朝向热沉的第二部段。在第一部段处，冷却通道回路典型地吸收损耗功率输入的至少一部分，以及在第二部段处，将损耗功率输入的至少一部分传递给热沉。例如，工作介质在第一部段、也称为蒸发器处蒸发，并且在第二部段、也称为冷凝器处冷凝。因此，在气相与液相之间可重复地变换的情况下，热传递尤其通过相变进行。热管尤其可以是使用相变和对流热传递的振荡式的热管。替选地，可以使用所谓的“均热板(Vapor Chamber)”技术。替选地，热管可以借助重力工作，以将气态的工作介质引回给蒸发器。在所述情况下，两相冷却系统是一种温差环流系统。
关于热管的基本工作方式和设计方案，参考如下出版物，Taft的“Non-Condensable Gases and Oscillating Heat Pipe Operation”，Frontiers in HeatPipes(FPH),4,013003(2013),DOI:10.5098/fhp.v4.1.3003；Yang等人的“A novel flatpolymer heat pipe with thermal via for cooling electronic devices”，EnergyConversion and Management 100(2015)37–44,DOI:10.1016/j.enconman.2015.04.063；Schwarz等人的“Interaction of flow pattern and heat transfer in oscillatingheat pipes for hot spot applications”，Applied Thermal Engineering Volume 196,(2021)九月,117334,DOI:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.117334；Schwarz等人的“Thermodynamic Analysis of the Dryout Limit of Oscillating HeatPipes”，Energies 13,no.23:6346.https://doi.org/10.3390/en13236346；Der等人的“Characterization of polypropylene pulsating heat stripes:Effects oforientation,heat transfer fluid,and loop geometry”，Applied ThermalEngineering 184(2021)116304,DOI:10.1016/j.applthermaleng.2020.116304以及Der等人的“Thermal performance of pulsating heat stripes(PHS)built with plasticmaterials”，Joint 19th IHPC and 13th IHPS,Pisa,Italy,2018年六月10-14。
冷却通道回路可以部分地填充有工作介质。冷却通道回路的填充程度典型地在10％和90％之间、优选地在30％和80％之间。填充程度与工作介质在液态状态下存在的份额相关地相对于体积限定。尤其在运行中，体积的其余部分填充有处于气态状态的工作介质。冷却通道回路可以具有可封闭的开口，以调节工作介质的填充程度。冷却通道回路优选地严密地和/或不可逆地封闭或可以严密地和/或不可逆地封闭。尤其地，在填充冷却通道回路之后，冷却通道回路可以封闭。冷却通道回路的开口例如可以通过钎焊、熔焊、旋拧和/或熔化闭合。冷却通道回路中的工作介质尤其是流体，所述流体优选地是介电的。工作介质尤其可以是丙酮、乙醇、水、甲醇、氟化物、例如Novec、全氟己烷、例如FC-72、溶剂、冷却剂或上述材料的组合。
替选地或附加地，散热块的与工作介质接触的部分或整个散热块可以由电绝缘材料、例如由聚合物构造。因此，根据设计方案，两相冷却系统可以有利地确保在热源与热沉之间的电绝缘，而在传统的冷却系统中为此通常需要附加的构件，尤其在使用铜散热座和/或铝散热座时。
一个实施方式提出，在运行中在冷却通道回路中循环的工作介质的冷却功率大于包围冷却通道回路的散热块的冷却功率。换言之，两相冷却系统设计成，使得在散热块内的冷却通道回路中的热传递优选地明显超过散热块的热传导。
一个实施方式提出，散热块的包围冷却通道回路中的工作介质的通道壁由电绝缘材料、例如聚合物或陶瓷构成，尤其当散热块由金属构成时如此。通道壁尤其是扩散密封的。通道壁尤其具有大于4kV/mm、优选地大于80kV/mm的击穿强度。所述实施方式是尤其有利的，因为在散热块的其余区域与工作介质之间的电绝缘借助于通道壁进行。由此对于两相冷却系统的材料组成存在较大的选择可行性。
一个实施方式提出，散热块具有嵌入件、尤其由铜和/或铝构成的嵌入件，其中嵌入件的材料具有比散热块的材料更高的热导率。嵌入件可以是致密的或多孔的。尤其当散热块例如具有陶瓷和/或优选地具有聚合物时，嵌入件可以特别灵活地与散热块直接热耦联。嵌入件例如可以完全地或部分地由散热块包围。替选地，嵌入件可以放置到散热块上。嵌入件可以有利地实现在不同器件之间，尤其在热沉、热源、散热块和/或冷却通道回路之间的更好的热耦联。原则上可设想，散热块具有多个嵌入件，或者嵌入件由多个尤其结构相同的嵌入元件构成。
一个实施方式提出，散热块具有另一冷却通道回路，并且冷却通道回路和另一冷却通道回路借助于嵌入件直接热耦联。冷却通道回路和另一冷却通道回路原理上可以同样地实现，例如由相同的通道部段构造。原则上可设想，冷却通道回路和另一冷却通道回路的通道部段的特性、例如横截面、工作介质、设置等不同。冷却通道回路的工作介质和另一冷却通道回路的工作介质尤其彼此分离，例如通过嵌入件以及可选地附加地通过通道壁彼此分离。因此，相应的闭合的路径典型地不相交，使得相应的工作介质不混合。通过直接热耦联，嵌入件可以有利地实现从冷却通道回路到另一冷却通道回路中的热传递，并且反之亦然。在所述设计方案中，典型地，热源朝向冷却通道回路，并且热沉朝向另一冷却通道回路。嵌入件尤其设置在冷却通道回路的通道部段与另一冷却通道回路的通道部段之间。
一个实施方式提出，冷却通道回路和另一冷却通道回路分别处于不同的几何平面中，其中平面具有大于零的间距，并且嵌入件的至少一个扩展与间距的量值相关联，以便热跨越在冷却通道回路与另一冷却通道回路之间的间距，其中冷却通道回路和另一冷却通道回路借助于嵌入件直接热耦联。两个平面尤其彼此平行地定向。两个平面尤其通过冷却通道回路的相应的通道部段展开。实施方式可以有利地实现两相冷却系统在多个平面之上和/或在多个层中的构造，其中相应的冷却通道回路借助于嵌入件和可选地另外的嵌入件直接热耦联。因此，所述实施方式提供如下优点：重力或离心力对工作介质的作用和伴随于此的冷却功率限制可以减小、优选地排除。为此尤其有利的可以是，至少一个平面、尤其多个平面切向于和/或垂直于重力方向和/或离心力方向定向。离心力例如可以通过使用X射线高压发生器在计算机断层扫描装置的台架的旋转部分上产生。
一个实施方式提出，两相冷却系统具有用于起动两相冷却系统、尤其热管的支持元件。以下五个实施方式分别描述这种支持元件，所述实施方式分别自身单独地或以任意组合考虑地适合于改进两相冷却系统的起动。改进可以是两相冷却系统起动的概率的提高。
两相冷却系统的起动尤其包括热管的起动，和/或意味着，工作介质在冷却通道回路内流动。在本申请中，在两相冷却系统的运行中定义为工作介质流动。因此，两相冷却系统准备好用于散热。换言之，只要起动过程开始，则两相冷却系统散热。为了起动，两相冷却系统必须典型地吸收热量。在此，散热、尤其冷却作用定期地开始。尤其地，只要在热源与热沉之间存在温差，则进行起动。原则上，在X射线高压发生器运行之前，两相冷却系统可以不运行，这意味着：在此期间，工作介质不在冷却通道回路中流动。优选地，在至少一个功率电子电路部件形成热源之前或只要至少一个功率电子电路部件形成热源，则两相冷却系统是起动的。
一个实施方式提出，嵌入件设置在冷却通道回路内并且由工作介质环流，并且作用为用于起动两相冷却系统的支持元件。在所述实施方式中，嵌入件可以是致密的或多孔的、例如是金属泡沫。嵌入件尤其与热源和/或热沉相邻地设置。相邻尤其意味着，嵌入件由于距热源或热沉的小的距离可以增强直接热耦联。
一个实施方式提出，两相冷却系统具有储液器作为支持元件，所述储液器具有附加量的工作介质，其中储液器连接到冷却通道回路上。储液器可以设置在散热块中。储液器典型地与冷却通道回路相邻地设置。附加量的工作介质优选地支持两相冷却系统的起动。
一个实施方式提出，冷却通道回路包围作为支持元件的用于表面增大的元件、例如螺旋弹簧和/或冷却鳍。用于表面增大的元件可以根据嵌入件构造和/或由嵌入件的材料构成。用于表面增大的元件优选地实地增强直接热耦联从而支持两相冷却系统的起动。
一个实施方式提出，与热源相邻的冷却通道回路具有渐尖的横截面作为支持元件。换言之，与热源相邻的冷却通道回路渐尖。替选地或附加地，与热沉相邻的冷却通道回路原则上可以是渐尖的。冷却通道回路的渐尖有利地增强毛细作用和/或因此改进两相冷却系统的起动。冷却通道回路的渐尖尤其意味着在冷却通道回路的子部段中的横截面减小。
一个实施方式提出，两相冷却系统具有与冷却通道回路直接热耦联的辅助热源作为支持元件。辅助热源典型地是电构件、例如加热电阻和/或感应构件。尤其可以在热源运行之前和/或在产生X射线之前激活辅助热源。在两相冷却系统起动之后，辅助热源典型地停用。辅助热源例如通过将其接通、即投入运行来激活。辅助热源和热源例如可以交替地运行。辅助热源尤其可以在提供高压和/或产生X射线之间的时间段中激活。原则上，辅助热源可以运行，在此期间热源运行。辅助热源典型地产生热源的10分之一、尤其1000分之一的损耗功率输入。辅助热源典型地仅产生损耗功率。辅助热源尤其设立用于通过所产生的损耗功率输入来支持两相冷却系统的起动、尤其热管的起动。辅助热源尤其可以实现，当至少一个功率电子电路部件不运行时，热管起动或者热管是起动的。辅助热源典型地与热源和/或热沉相邻地设置。原则上可设想，辅助热源设置在冷却通道回路的在其处工作介质通过重力和/或离心力被挤出的子部段处，以便优选地抵抗挤出。
一个实施方式提出，冷却通道回路有角度地构成，使得冷却通道回路的至少两个子平面相对于彼此成大于0°的角度。角度典型地大于0°且小于360°。根据所述实施方式，冷却通道回路不是完全平坦的、即不在唯一的平面中设计，而是具有角度、例如弯折或倒圆。在侧视图中或在贯穿冷却通道回路的横截面中，冷却通道回路例如可以形成L、U或O。在后一种情况下，冷却通道回路有角度，使得冷却通道回路可以形成圈类型。冷却通道回路的子平面尤其包括冷却通道回路的至少近似地处于一个几何平面中的通道部段。例如，当冷却通道回路形成L时，两个子平面中的一个子平面处于L的第一支脚中，并且两个子平面中的另一子平面处于L的第二支脚中。原则上，作为所述实施方式的改进方案可设想，在每个子平面中设有单独的冷却通道回路，所述单独的冷却通道回路例如借助于嵌入件成对地直接热耦联。所述实施方式尤其是有利的，因为由此两相冷却系统可以在空间上更灵活地设计。
一个实施方式提出，将至少一个功率电子电路部件作为散热块的包围冷却通道回路中的工作介质的通道壁的一部分引入到散热块中，并且工作介质是电绝缘的。所述实施方式的优点尤其是，工作介质直接与功率电子电路部件接触，由此直接热耦联典型地增强。因此，热源的散热典型地直接在至少一个功率电子电路部件的表面处进行。在所述情况下，工作介质是电绝缘的，以便确保X射线高压发生器的安全运行。
一个实施方式提出，两相冷却系统具有中间储热器、尤其由铜和/或铝构成的中间储热器，其中中间储热器借助于热分配元件与至少一个功率电子电路部件直接热耦联，并且其中热分配元件面状地邻接于冷却通道回路。中间储热器例如是金属座、尤其由铜和/或铝构成的金属座。中间储热器优选地可以实现缓冲通过热源引起的最大损耗功率输入。热分配元件尤其由金刚石和/或石墨材料构成。热分配元件通过面状的邻接典型地增大在工作介质与至少一个功率电子电路部件之间的热传递面从而改进直接热耦联。热分配元件尤其可以在冷却通道回路的子部段中形成通道壁。热分配元件可以具有与在中间储热器与热源之间的间距相关联的长度。
根据本发明的X射线辐射器具有：
-用于提供高压的X射线高压发生器，以及
-用于利用所提供的高压产生X射线的X射线管。
因为X射线辐射器具有X射线高压发生器，所以X射线辐射器共享结合X射线高压发生器在上文中讨论的优点及其实施方式。X射线辐射器尤其形成X射线产生装置。
X射线管典型地具有抽真空的X射线管壳体，所述X射线管壳体包围高真空、电子发射器和阳极。阳极可以是旋转阳极或固定阳极。在作为旋转阳极的实施方案中，典型地在其中阳极在X射线管壳体内转动的旋转阳极X射线管和其中阳极与X射线管壳体一起转动的转动活塞X射线管之间进行区分。
电子发射器尤其是场效应发射器或热离子发射器。场效应发射器典型地具有碳纳米小管或硅纳米小管或钼纳米小管。在场效应发射器中的电子发射典型地通过施加栅极电压来获得，所述栅极电压通过在纳米小管的尖部中出现的电场从所述纳米小管中提取电子，由此形成电子流。对借助于栅极电压进行切换附加地或替选地，可以借助于障栅来阻挡所生成的电子流。在纳米小管的上游可以连接有电流限制单元。热离子发射器例如是可以直接地或间接地加热的螺旋发射器或面发射器。
电子发射器构成为阴极或与阴极共同地与阳极相对地设置。在阴极与阳极之间存在所提供的高压。X射线高压发生器与X射线管连接以传输所提供的高压。由电子发射器发射的电子借助于高压朝向阳极的方向加速并且在相互作用的情况下在阳极上的焦斑中产生X射线辐射。
所产生的X射线尤其可以用于医学成像和/或材料检查。在医学成像中典型的应用是血管造影、计算机断层扫描、荧光透视、用于放疗的成像、乳腺X射线摄影和/或X射线照相。通常，X射线辐射器与X射线探测器组合使用。附加地，根据应用的类型可以结合到成像设施、例如C型臂、计算机断层扫描仪等中。
根据本发明的计算机断层扫描装置具有：
-圆形的台架，所述台架具有旋转部分和固定部分，以及
-X射线高压发生器，或
-具有X射线高压发生器的X射线辐射器，
其中两相冷却系统设置在台架上。
因为计算机断层扫描装置具有X射线高压发生器，所以计算机断层扫描装置共享结合X射线高压发生器在上文中讨论的优点及其实施方式。
一个实施方式提出，两相冷却系统设置在旋转部分上，并且两相冷却系统定向成，使得冷却通道回路的平面关于圆形的台架形成切线。具有工作介质的冷却通道回路尤其垂直于圆形的台架的半径。台架的旋转部分典型地与固定部分以气隙间隔开。经由所述气隙，例如用于运行高压发生器从而X射线辐射器的功率有接触地或无接触地从固定部分传输给旋转部分。在相反的方向上，例如X射线探测器的数据优选无接触地、例如静电地、电容地或光学地传输。
所述实施方式是尤其有利的，因为在旋转部分旋转时，作用到工作介质上的离心力的影响可以减小、优选地最小化。由此在计算机断层扫描装置运行中有利地确保X射线高压发生器的充分散热。
附图说明
附图示出：
图1示出根据现有技术的传统的X射线高压发生器。
图2示出根据本发明的X射线高压发生器，
图3示出X射线高压发生器的第一实施例，
图4示出X射线高压发生器的第二实施例，
图5示出X射线高压发生器的第三实施例，
图6示出X射线高压发生器的第四实施例，
图7示出X射线高压发生器的第五实施例，
图8示出X射线高压发生器的第六实施例，
图9示出X射线高压发生器的第七实施例，
图10示出X射线高压发生器的第八实施例，
图11示出X射线高压发生器的第九实施例，
图12示出X射线高压发生器的第十实施例，
图13示出X射线高压发生器的第十一实施例，
图14示出根据本发明的X射线辐射器，以及
图15示出根据本发明的计算机断层扫描装置。
具体实施方式
图1示出根据现有技术的传统的X射线高压发生器10。
X射线高压发生器10作为用于提供高压的电路装置的一部分具有两个功率电子电路部件11作为热源。这两个功率电子电路部件11分别设置在例如由铜构成的散热座12上。承载板13承载两个散热座12并且将这两个散热座12与热沉14连接。承载板13可以电绝缘地构成。替选地或附加地，用于功率电子电路部件11的电绝缘的绝缘层可以设为传统的X射线高压发生器10的一部分。箭头表示从热源至热沉14的热流。
图2示出根据本发明的X射线高压发生器20的局部。
X射线高压发生器20构成用于为在X射线管中产生X射线提供高压。X射线高压发生器20具有：电路装置，所述电路装置具有至少一个功率电子电路部件21；和两相冷却系统22。至少一个功率电子电路部件21在运行中形成热源。原则上可设想，X射线高压发生器20具有未示出的用于进一步稳定X射线高压发生器20的承载板。
两相冷却系统22具有热沉23或自身在背向热源的侧上作用为热沉23。至少一个功率电子电路部件21与两相冷却系统22直接热耦联，用于热源在热沉23处散热。两相冷却系统22为此具有散热块24。散热块24在空间上包围冷却通道回路25。冷却通道回路25是两相冷却系统22的一部分。冷却通道回路25至少部分地填充有工作介质26并且作用为热管。
纯粹为了图解说明的目的，冷却通道回路25具有蜿蜒形地设置的通道部段。示例性地示出10个平行的通道部段。平行的通道部段的数量可以高于50、尤其高于500，例如处于2和1000之间。通道部段之间的间距、即连接板宽度典型地在0.01mm和5mm之间，例如在0.1mm和1mm之间。如果散热块24由聚合物构成，则连接板宽度例如为至少0.3mm、优选地0.5mm。
在一个优选的改进方案中，在运行中在冷却通道回路25中循环的工作介质26的冷却功率大于包围冷却通道回路25的散热块24的冷却功率。
在图2中示出沿着冷却通道回路25的平面的横截面。剖面A-A在图8中示出。在下面的图3至图15中，冷却通道回路25的所述平面与图2相比基本上垂直于图纸平面。
图3示出X射线高压发生器20的第一实施例。
在该实施例中，X射线高压发生器20具有两个功率电子电路部件21。
散热块24具有嵌入件27、尤其由铜和/或铝构成的嵌入件27。嵌入件27的材料具有比散热块24的材料更高的热导率。在该实施例中，嵌入件27由多个嵌入元件构成。至少一个功率电子电路部件21和热沉23分别借助于嵌入元件直接热耦联到冷却通道回路25上。未示出的绝缘层38可以用于电绝缘。
X射线高压发生器20的具有对应的质量和热容的承载设备连接并且直接热耦联到散热块24上，以便进一步改进冷却功率。由此，承载设备尤其形成两相冷却系统22的热沉23。承载设备例如可以是X射线高压发生器20的壳体或计算机断层扫描装置的台架或未在图3中示出的X射线辐射器40的支架。
冷却通道回路25有角度地构成，使得冷却通道回路25的至少两个、在该实施例中三个子平面25.T相对于彼此成大于0°的角度。在图3中示出的两个角度为大约90°。
图4示出X射线高压发生器20的第二实施例。
在该实施例中，散热块24具有嵌入件27。散热块24除了冷却通道回路25之外具有另一冷却通道回路28。冷却通道回路25和另一冷却通道回路28借助于嵌入件27直接热耦联。冷却通道回路25和另一冷却通道回路28分别处于不同的几何平面25.E中。平面25.E具有大于零的间距25.A。嵌入件27的至少一个扩展与间距25.A的量值相关联，以便热跨越在冷却通道回路25与另一冷却通道回路28之间的间距25.A。冷却通道回路25和另一冷却通道回路28借助于嵌入件27直接热耦联。
图5示出X射线高压发生器20的第三实施例。
在该实施例中，散热块24具有嵌入件27。嵌入件27设置在冷却通道回路25内并且由工作介质26环流。嵌入件27可以致密地或多孔地构成，例如构成为金属泡沫。这样构成的嵌入件27典型地支持两相冷却系统22的起动从而作用为用于起动两相冷却系统22的支持元件。
在该实施方式中，散热块24的包围冷却通道回路25中的工作介质26的通道壁可以有利地由电绝缘材料、例如聚合物或陶瓷构成。
图6示出X射线高压发生器20的第四实施例。
在该实施例中示出用于起动两相冷却系统22的支持元件的四个另外的实施方式，所述实施方式可以单独地或以组合的方式尤其用作为对在图5中示出的实施例的改进方案或替选方案，以便支持两相冷却系统22的起动。换言之，所述变型方案中的每个变型方案可以彼此组合地或单独地使用，以便实现技术效果或以组合的方式增强技术效果。
第一实施方式：两相冷却系统22具有储液器31作为支持元件，所述储液器31具有附加量的工作介质26。储液器31连接到冷却通道回路25上。储液器31优选地直接热耦联到热源上，例如设置在热源下方。
第二实施方式：冷却通道回路25包围作为支持元件的用于表面增大的元件32。在该实施例中，用于表面增大的元件32是螺旋弹簧，所述螺旋弹簧与热沉23相邻地设置。
第三实施方式：两相冷却系统22具有与冷却通道回路25直接热耦联的辅助热源33作为支持元件。
第四实施方式：与热源相邻地，冷却通道回路25具有渐尖的横截面。
图7示出X射线高压发生器20的第五实施例。
两相冷却系统22具有中间储热器29、尤其由铜和/或铝构成的中间储热器29。中间储热器29借助于热分配元件30、尤其由金刚石和/或石墨材料构成的热分配元件30与至少一个功率电子电路部件21直接热耦联。热分配元件30面状地邻接于冷却通道回路25。在热分配元件30与中间储热器29和/或至少一个功率电子电路部件21和/或热沉23之间原则上可以设有嵌入元件。
在该实施例中，散热块24具有嵌入件27，其中所述嵌入件27的三个嵌入元件分别将中间储热器29、至少一个功率电子电路部件21和热沉23直接热耦联到冷却通道回路25上。在该实施例中，热沉23配备有增大表面的形状、尤其冷却肋。
在该图中，中间储热器29设置成，使得至少一个功率电子电路部件21设置在中间储热器29与热沉23之间。替选地可设想，中间储热器29设置在至少一个功率电子电路部件21与热沉23之间。在该上下文中，之间尤其意味着在沿着冷却通道回路25的最短的路段上。
图8示出X射线高压发生器20的第六实施例。
至少一个功率电子电路部件21作为散热块24的包围冷却通道回路25中的工作介质26的通道壁的一部分引入到散热块24中。工作介质26是电绝缘的。
图9示出X射线高压发生器20的第七实施例。
散热块24至少部分地由金属元件34、尤其电路板包覆。在该实施例中，散热块24完全由金属元件34包覆。工作介质26是电绝缘的。金属元件34是电路板，例如用于至少一个功率电子元件21的电流引导装置35集成到所述电路板中。电流引导装置35可以形成电路板的一个层。原则上可设想，电流引导装置35构成为汇流排。在该实施例中，散热块优选地具有聚合物。金属元件34密封散热块24。
图10示出X射线高压发生器20的第八实施例。
在该实施例中，散热块24具有嵌入件27。冷却通道回路25有角度地构成，使得冷却通道回路25的至少两个、在该实施例中四个子平面25.T相对于彼此成大于0°的角度。
附加地，在图10中示出，紧固元件37、例如一种弹簧元件用于将至少一个功率电子电路部件21紧固在两相冷却系统22上。金属元件34借助保持设备36紧固到散热块24上。保持设备36例如是螺栓和/或夹具。
散热块24提供如下优点：通过有角度的定向可以实现X射线高压发生器20的几何形状复杂的构造，例如穿过金属元件34的留空部。
图11示出X射线高压发生器20的第九实施例。该实施方式尤其在构件的尺寸设计方面基于在图1中示出的现有技术中的实施例。
散热块24由金属构成。因此，绝缘层38设为用于在散热块24与两个功率电子电路部件21之间的电绝缘。
嵌入件27具有两个嵌入元件，所述嵌入元件以从现有技术中已知的散热座12(参见图1)的方式构成和设置。由于借助于两相冷却系统22的改进的散热，嵌入件27可以比至今变得更小，这带来成本和/或结构空间和/或重量优点。
图12示出X射线高压发生器20的第十实施例。该实施例基本上是在图4中示出的实施例的改进方案。
嵌入件27具有两个嵌入元件，其中与图4相比附加的嵌入元件取代第二冷却通道回路28，以便增强与热沉23的热耦联。
图13示出X射线高压发生器20的第十一实施例。
冷却通道回路25平坦地构成从而仅具有唯一的平面25.E。冷却通道回路25在平面25.E的一侧上借助嵌入件27的三个嵌入元件中的一个嵌入元件封闭并且面状地邻接于热沉23。
图14示出根据本发明的X射线辐射器40。
X射线辐射器40具有用于提供高压的X射线高压发生器20和X射线管41。X射线高压发生器20和X射线管41与高压线缆42连接，以传输高压。
X射线管42具有X射线管壳体43、设置在所述X射线管壳体43中的作为阴极的电子发射器44和阳极45。在电子发射器44与阳极45之间存在高压。
图15示出计算机断层扫描装置50。
计算机断层扫描装置50具有：圆形的台架，所述台架具有旋转部分52和固定部分51；以及作为X射线辐射器40的一部分的X射线高压发生器20。在该实施例中，旋转部分52和固定部分51盘状地构成。替选地，考虑鼓形的实施方案。
两相冷却系统22设置在台架上。两相冷却系统22设置在旋转部分52上。两相冷却系统22定向成，使得冷却通道回路25的平面25.E关于圆形的台架形成切线。
在该实施例中，台架尤其形成热沉23。台架的表面尤其作用为热沉23，而台架的结构体作用为用于表面的一种中间储热器。
尽管已经通过优选的实施例详细说明和描述了本发明的细节，但是本发明不通过公开的示例限制，并且能够由本领域技术人员从中推导出其他变型方案，而不脱离本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种用于为在X射线管(41)中产生X射线提供高压的X射线高压发生器(20)，所述X射线高压发生器(20)具有：
-电路装置，所述电路装置具有至少一个功率电子电路部件(21)，其中所述至少一个功率电子电路部件(21)在运行中形成热源，
其特征在于，
-设有两相冷却系统(22)，所述两相冷却系统(22)具有热沉(23)，
其中所述至少一个功率电子电路部件(21)与所述两相冷却系统(22)直接热耦联，用于所述热源在所述热沉(23)处散热，
其中所述两相冷却系统(22)具有散热块(24)，其中所述散热块(24)在空间上包围冷却通道回路(25)，其中所述冷却通道回路(25)至少部分地填充有工作介质(26)并且作用为热管。
2.根据权利要求1所述的X射线高压发生器(20)，
其中在运行中在所述冷却通道回路(25)中循环的所述工作介质(26)的冷却功率大于包围所述冷却通道回路(25)的所述散热块(24)的冷却功率。
3.根据上述权利要求中任一项所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述散热块(24)的包围所述冷却通道回路(25)中的所述工作介质(26)的通道壁由电绝缘材料构成，例如由聚合物或陶瓷构成。
4.根据上述权利要求中任一项所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述散热块(24)具有嵌入件(27)、尤其由铜和/或铝构成的嵌入件(27)，其中所述嵌入件(27)的材料具有比所述散热块(24)的材料更高的热导率。
5.根据权利要求4所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述散热块(24)具有另一冷却通道回路(28)，并且其中所述冷却通道回路(25)和所述另一冷却通道回路(28)借助于所述嵌入件(27)直接热耦联。
6.根据权利要求5所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述冷却通道回路(25)和所述另一冷却通道回路(28)分别处于不同的几何平面(25.E)中，其中所述平面(25.E)具有大于零的间距(25.A)，并且所述嵌入件(27)的至少一个扩展与所述间距(25.A)的量值相关联，以便热跨越在所述冷却通道回路(25)与所述另一冷却通道回路(28)之间的间距(25.A)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述嵌入件(27)设置在所述冷却通道回路(25)内并且由所述工作介质(26)环流，并且作用为用于起动所述两相冷却系统(22)的支持元件。
8.根据上述权利要求中任一项所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述两相冷却系统(22)具有用于起动所述两相冷却系统(22)、尤其所述热管的支持元件。
9.根据权利要求8所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述两相冷却系统(25)具有储液器(31)作为支持元件，所述储液器(31)具有附加量的工作介质(26)，并且其中所述储液器(31)连接到所述冷却通道回路(25)上。
10.根据权利要求8或9所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述冷却通道回路(25)包围作为支持元件的、用于表面增大的元件(32)、例如螺旋弹簧和/或冷却鳍。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的X射线高压发生器(20)，
其中所述两相冷却系统(22)具有与所述冷却通道回路(25)直接热耦联的辅助热源(33)作为支持元件。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的X射线高压发生器(20)，
其中与所述热源相邻地，所述冷却通道回路(25)具有渐尖的横截面作为支持元件。
13.一种X射线辐射器(40)，所述X射线辐射器(40)具有：
-根据上述权利要求中任一项所述的用于提供高压的X射线高压发生器(20)，以及
-用于利用所提供的高压产生X射线的X射线管(41)。
14.一种计算机断层扫描装置(50)，所述计算机断层扫描装置(50)具有：
-根据权利要求1至12中任一项所述的X射线高压发生器(20)，或
-根据权利要求13所述的X射线辐射器(40)，以及
-圆形的台架，所述台架具有旋转部分(52)和固定部分(51)，
其中所述两相冷却系统(22)设置在所述台架上。
15.根据权利要求14所述的计算机断层扫描装置(50)
其中所述两相冷却系统(22)设置在所述旋转部分(52)上，并且所述两相冷却系统(22)定向成，使得所述冷却通道回路(25)的平面(25.E)关于圆形的所述台架形成切线。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1102388A2 (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-23 | Electromed International, Ltd. | High-voltage X-ray generator |
| WO2003049138A2 (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-12 | X-Ray Optical Systems, Inc. | Method and device for cooling and electrically insulating a high-voltage, heat-generating component such as an x-ray tube |
| JP2011024642A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Hitachi Medical Corp | 半導体電力変換装置、及びこれを用いたｘ線高電圧装置、フィラメント加熱装置、ｘ線ｃｔ装置、ｘ線診断装置 |
| CN102449574A (zh) * | 2009-04-01 | 2012-05-09 | 惠而浦股份有限公司 | 用于紧凑型设备的制冷系统 |
| JP2012146530A (ja) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Hitachi Medical Corp | Ｘ線高電圧発生装置およびｘ線ｃｔ装置 |
| CN108447755A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-24 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种基于液态金属热展开冷却的x射线球管 |
| CN110383954A (zh) * | 2017-03-08 | 2019-10-25 | 霍伊夫特系统技术有限公司 | 用于x射线发生器的冷却装置 |
| CN110785827A (zh) * | 2017-06-15 | 2020-02-11 | 皇家飞利浦有限公司 | X射线源和制造x射线源的方法 |
| CN211606905U (zh) * | 2018-06-14 | 2020-09-29 | 西门子医疗有限公司 | X射线发生器和x射线设备 |
| CN112584594A (zh) * | 2019-09-12 | 2021-03-30 | 西门子医疗有限公司 | X射线辐射器和计算机断层扫描仪 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6738275B1 (en) | 1999-11-10 | 2004-05-18 | Electromed Internationale Ltee. | High-voltage x-ray generator |
| US7576330B1 (en) | 2008-04-30 | 2009-08-18 | General Electric Company | Computed tomography detector apparatus |
| CN106851950B (zh) * | 2017-04-06 | 2018-09-11 | 同方威视技术股份有限公司 | X射线管装置和弹簧针 |
-
2022
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-
2023
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1102388A2 (en) * | 1999-11-10 | 2001-05-23 | Electromed International, Ltd. | High-voltage X-ray generator |
| WO2003049138A2 (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-12 | X-Ray Optical Systems, Inc. | Method and device for cooling and electrically insulating a high-voltage, heat-generating component such as an x-ray tube |
| CN102449574A (zh) * | 2009-04-01 | 2012-05-09 | 惠而浦股份有限公司 | 用于紧凑型设备的制冷系统 |
| JP2011024642A (ja) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Hitachi Medical Corp | 半導体電力変換装置、及びこれを用いたｘ線高電圧装置、フィラメント加熱装置、ｘ線ｃｔ装置、ｘ線診断装置 |
| JP2012146530A (ja) * | 2011-01-12 | 2012-08-02 | Hitachi Medical Corp | Ｘ線高電圧発生装置およびｘ線ｃｔ装置 |
| CN110383954A (zh) * | 2017-03-08 | 2019-10-25 | 霍伊夫特系统技术有限公司 | 用于x射线发生器的冷却装置 |
| CN110785827A (zh) * | 2017-06-15 | 2020-02-11 | 皇家飞利浦有限公司 | X射线源和制造x射线源的方法 |
| CN108447755A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-24 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种基于液态金属热展开冷却的x射线球管 |
| CN211606905U (zh) * | 2018-06-14 | 2020-09-29 | 西门子医疗有限公司 | X射线发生器和x射线设备 |
| CN112584594A (zh) * | 2019-09-12 | 2021-03-30 | 西门子医疗有限公司 | X射线辐射器和计算机断层扫描仪 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 储晓阳;: "医疗设备中的冷却散热系统概述", 中国医疗器械信息, no. 14, 25 July 2018 (2018-07-25) * |
| 张根烜;王璐;张先锋;洪大良;: "DAM两相闭式热虹吸回路冷却系统实验研究", 制冷学报, no. 01, 16 February 2016 (2016-02-16) * |
| 徐瑞强;: "智能风扇技术在冷却X射线管组件中的应用", 现代商贸工业, no. 03, 25 January 2017 (2017-01-25) * |
| 李荟卿;唐志国;郝嘉欣;江超;刘轻轻;: "新型锥体热沉射流散热器散热性能的实验研究", 合肥工业大学学报(自然科学版), no. 12, 28 December 2015 (2015-12-28) * |
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