CN117596759B - X射线装置 - Google Patents

Abstract

一种X射线装置，包括：箱体，具有第一腔室；并列设置于第一腔室的X射线管和控制电路，X射线管包括阳极柄；导电散热件，具有相对的第一端和第二端，第一端耦接阳极柄，第二端耦接控制电路的电压输入端，导电散热件用于将控制电路产生的电压传递至阳极柄，并将阳极柄的热量传导至X射线管之外；其中，沿X射线管的轴向，箱体包括和阳极柄相对的第一侧壁，导电散热件沿轴向在第一侧壁上的投影，覆盖电压输入端沿轴向在第一侧壁上的投影；控制电路向导电散热件施加电压期间，导电散热件的最小曲率半径处的场强小于绝缘介质的击穿场强。采用本方案可以实现同一结构兼具高压引入和散热功能，有利于在可靠散热的同时实现器件小型化。

Description

X射线装置

技术领域

本发明涉及X射线技术领域，尤其涉及一种X射线装置。

背景技术

X射线源的工作原理是正负高压分别驱动X射线管的阳极和阴极，其中阴极例如是用于发射电子的导丝，阳极例如是用于接受电子轰击的靶材，这两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内，在电子流轰击过程中产生X射线。X射线是一种波长极短，能量很大的电磁波，它的波长比可见光的波长更短（约在0.001～10纳米），光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。

由于光子能量产生的同时会有很高的热量，因此，在X射线装置制造工业中，散热是非常关键的指标。良好的散热性能关系到X射线管和整个X射线装置的可靠性和寿命。

现有X射线装置中主要采用的散热方式包括两大类：第一种使用泵热对流的方式进行散热，但泵中活动部件存在损坏风险，一旦泵损坏则散热功能就无法实现，X射线管的寿命会急剧下降，因而这种散热方式不可靠；第二种是使用散热器对X射线管进行散热，例如，通过在阳极柄上装配阳极散热器（例如，散热条），利用散热条的高热导率将真空管的热量导出。

但是，现有X射线装置中的散热器只能起到散热效果，无法和高压引入结合，为了实现高压引入需要在X射线装置中额外增加导电结构。这使得现有X射线装置的内部结构复杂，不利于器件小型化。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种改进的X射线装置。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种X射线装置，包括：箱体，具有第一腔室，所述第一腔室内填充有绝缘介质；X射线管，固定于所述第一腔室，所述X射线管包括阳极柄；控制电路，与所述X射线管并列设置于所述第一腔室；导电散热件，具有相对的第一端和第二端，所述第一端耦接所述阳极柄，所述第二端耦接所述控制电路的电压输入端，所述导电散热件用于将所述控制电路产生的电压传递至所述阳极柄，并将所述阳极柄的热量传导至所述X射线管之外；其中，沿所述X射线管的轴向，所述箱体包括和所述阳极柄相对的第一侧壁，所述导电散热件沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影，覆盖所述电压输入端沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影；所述控制电路向所述导电散热件施加电压期间，所述导电散热件的最小曲率半径处的场强小于所述绝缘介质的击穿场强。

可选的，所述控制电路向所述导电散热件施加电压期间，所述导电散热件的各位置的场强和该位置的曲率半径负相关。

可选的，所述导电散热件可拆卸地设置于所述第一腔室，所述导电散热件根据所述控制电路施加的电压的数值和预设关联关系表选自多个候选导电散热件，其中，不同候选导电散热件的几何形状不同，所述预设关联关系表用于记录电压的数值区间和候选导电散热件之间的关联关系，所述控制电路施加所述数值区间内的电压期间，所述数值区间关联的候选导电散热件的最小曲率半径处的场强小于所述击穿场强。

可选的，所述控制电路的电压输入端设置有多个高压元件，所述导电散热件沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影，覆盖所述多个高压元件各自沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影共同围成的区域。

可选的，所述导电散热件采用高导热金属材料制成。

可选的，所述导电散热件的热导率大于20W/m·K。

可选的，所述X射线装置还包括：屏蔽壳体，固定于所述第一腔室，所述屏蔽壳体具有第二腔室，所述X射线管容置于所述第二腔室；其中，沿所述X射线管的轴向，所述屏蔽壳体具有面向所述阳极柄的第一壁和背离所述阳极柄的第二壁，所述第一壁开设有连通所述第一腔室和所述第二腔室的开口，所述开口暴露所述阳极柄的至少一部分，所述导电散热件的至少一部分伸入所述开口以耦接所述阳极柄。

可选的，所述导电散热件包括：插入部，自所述开口插入所述第二腔室并与所述阳极柄耦接；露出部，分别耦接所述插入部和所述电压输入端，其中，所述露出部沿所述X射线管的轴向在所述第一侧壁上的投影，覆盖所述电压输入端沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影。

可选的，所述露出部的外表面经过抛光处理。

可选的，所述露出部呈长条板状，所述露出部的边沿圆滑过渡。

可选的，所述插入部和所述露出部一体成型或通过第一紧固件连接。

可选的，所述插入部和所述阳极柄胀紧连接。

可选的，所述插入部和所述露出部面面接触。

可选的，所述插入部和所述露出部的连接处涂覆有导热胶。

可选的，还包括：第一限位部，设置于所述插入部；第一配合部，设置于所述露出部，所述第一配合部用于与所述第一限位部配合以限制所述露出部和所述插入部在第一平面内的相对转动，其中，所述第一平面垂直于所述X射线管的轴向。

可选的，沿所述X射线管的轴向，所述插入部包括帽部和连接部，所述帽部套设于所述阳极柄，所述连接部的至少一部分自所述开口伸出并与所述露出部连接，其中，所述帽部沿所述轴向在所述第一壁上的投影所围区域，大于所述连接部沿所述轴向在所述第一壁上的投影所围区域。

可选的，所述X射线装置还包括：第二紧固件，套设于所述连接部并位于所述露出部和所述第一壁之间，所述第一壁被夹持在所述第二紧固件和所述帽部之间。

可选的，所述X射线装置还包括：第二限位部，设置于所述插入部；第二配合部，设置于所述第一壁，所述第二配合部用于与所述第二限位部配合以限制所述插入部在所述开口内转动。

可选的，所述X射线装置还包括：绝缘板，设置于所述屏蔽壳体和所述控制电路之间。

可选的，所述X射线装置还包括：绝缘板，设置于所述屏蔽壳体和所述导电散热件之间。

可选的，所述X射线装置还包括：绝缘板，分别设置于所述屏蔽壳体和所述控制电路之间，以及所述屏蔽壳体和所述导电散热件之间。

可选的，所述屏蔽壳体采用绝缘材料制成。

可选的，所述X射线装置还包括：绝缘罩，围绕所述导电散热件的边沿设置，所述绝缘罩和所述导电散热件之间具有非零间隙。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本申请方案通过改进导电散热件形状构造，如延长其长度至覆盖电压输入端，且确保最小曲率半径处的场强不至于引起打火，从而实现同一结构兼具高压引入和散热功能。由此，能够提供可靠且良好的散热，同时能复用同一部件在避免打火的前提下引入高电压，精简箱体内的部件数量，有利于实现器件小型化。

例如，导电散热件造型可以为四周光滑圆角的长条厚金属板，与传统实现高压引入的细电线相比可极大降低四周高压电场的场强，降低高压打火概率。由此，在满足高电压性能的前提下，极大地增强了整体稳定性，更有效地提升了X射线装置使用的安全性。

进一步，所述控制电路向所述导电散热件施加电压期间，所述导电散热件的各位置的场强和该位置的曲率半径负相关。由此，合理约束能够兼容实现散热和高压引入的导电散热件的造型，以确保可靠散热和安全地高压引入。造型上的约束例如可以是，导电散热件的长度足够覆盖到PCB板（或至少覆盖电压输入端），其他维度上的尺寸、形状只要满足曲率半径不要小到引起造成打火的场强（即，击穿场强）即可。

进一步，所述导电散热件的热导率大于20W/m·K。由此，导电散热件的高热导率能将X射线管的热量有效导出，极大地增强了X射线装置和X射线源的可靠性和寿命，也为X射线源朝更大功率方向发展打下坚实基础。

进一步，所述导电散热件可拆卸并且可以根据所述控制电路施加的电压的数值替换合适几何形状的导电散热件。由此，能够有效提高X射线装置的兼容性。具体而言，每种造型的候选导电散热件分别对应可承受的最高电压（即该几何形状的候选导电散热件可以被施加的最大电压，高于该最大电压会引起打火）。在实际使用时，随着用户需要的电压变化（例如，用户A需要的X射线装置的最大输入电压为aKV，用户B需要的X射线装置的最大输入电压为bKV，a≠b）选择具有对应曲率半径的导热散热件，也即选择可以承受该电压的候选导电散热件安装到箱体内，分别耦接阳极柄和电压输入端。

进一步，X射线装置的屏蔽壳体和控制电路之间，和/或屏蔽壳体和导电散热件之间可以设置有绝缘板，以避免彼此接近的带有高压和低压的部件之间发生打火放电。由此，可以进一步提高X射线装置使用的安全性。

进一步，围绕导电散热件的边沿可以视情况设置绝缘罩，所述绝缘罩和所述导电散热件之间具有非零间隙。由此，可以进一步降低打火发生概率，改善X射线装置高电压性能。

附图说明

图1是本发明实施例一种X射线装置的示意图；

图2是图1所示结构沿A-A方向的剖视图；

图3是图1所示结构在另一个视角下的局部示意图。

具体实施方式

如背景技术所言，现有X射线装置的散热器只能起到散热效果。本申请发明人经过分析发现，造成上述问题的原因之一在于，现有X射线装置中起到散热作用的部件和起到高压引入作用的部件的设计初衷是矛盾的，导致无法在一个部件上集成散热和高压引入功能。具体而言，现有X射线装置的散热器在设计时通常只关注其散热性能，对于其形状构造通常不会特别考虑，例如通常会设计成片状以追求良好的散热效果，但这种形状构造对高压环境非常不友好，因为片状的几何半径小容易高压放电引起打火。如果用散热器替换现有X射线装置惯常使用的细电线进行电压引入，又会受到高电压限制导致散热器的几何尺寸无法达到散热要求。

事实上，本申请发明人经过进一步研究发现，在X射线装置内部，带高压零件需要电场强（也可称为“场强”）的减弱也是非常关键的。通过将带高电压的部件设计成圆滑、过渡半径大的几何造型，可以减弱场强，降低高压打火、欠压现象的发生，X射线源工作连续性会有极大的改善。

因此，本实施方案提供一种改进的X射线装置，包括：箱体，具有第一腔室，所述第一腔室内填充有绝缘介质；X射线管，固定于所述第一腔室，所述X射线管包括阳极柄；控制电路，与所述X射线管并列设置于所述第一腔室；导电散热件，具有相对的第一端和第二端，所述第一端耦接所述阳极柄，所述第二端耦接所述控制电路的电压输入端，所述导电散热件用于将所述控制电路产生的电压传递至所述阳极柄，并将所述阳极柄的热量传导至所述X射线管之外；其中，沿所述X射线管的轴向，所述箱体包括和所述阳极柄相对的第一侧壁，所述导电散热件沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影，覆盖所述电压输入端沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影；所述控制电路向所述导电散热件施加电压期间，所述导电散热件的最小曲率半径处的场强小于所述绝缘介质的击穿场强。

采用本实施方案，通过改进导电散热件形状构造，如延长其长度至覆盖电压输入端，且确保最小曲率半径处的场强不至于引起打火，从而实现同一结构兼具高压引入和散热功能。由此，能够提供可靠且良好的散热，同时能复用同一部件在避免打火的前提下引入高电压，精简箱体内的部件数量，有利于实现器件小型化。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例一种X射线装置100的示意图，图2是图1所示结构沿A-A方向的剖视图。其中，图1以点划线示例性的展示箱体1的壁（如底板），图2以虚线示例性的展示箱体1的壁（例如，第一侧壁12），图2未示出绝缘板7。

参考图1至图2，所述X射线装置100包括：箱体1，具有第一腔室11，所述第一腔室11内填充有绝缘介质。

具体地，所述箱体1可以包括主体部和底板，主体部和底板之间可拆卸连接，共同围成所述第一腔室11。主体部可以包括顶壁、围绕顶壁一圈设置的侧壁，顶壁和侧壁共同围成朝着底板开放的第一腔室11，底板用于封闭第一腔室11。

进一步，第一腔室11内填充的绝缘介质可以例如是绝缘油，如变压器油。绝缘介质还可以例如是六氟化硫SF6气体等。

进一步，所述X射线装置100还包括X射线管2，所述X射线管2固定于所述第一腔室11，所述X射线管2包括阳极柄21。

在一些实施例中，所述X射线管2可以例如固定在底板上，以增强X射线装置100内部的结构稳定性。

箱体1可以具有两两垂直的x方向、y方向和z方向，X射线管2的轴向可以平行于其中一个方向地固定于第一腔室11内。图中以X射线管2的轴向平行于x方向为例进行示例性展示。

在一些实施例中，所述X射线管2包括阳极柄21和阴极22，分别设置于X射线管2沿轴向的两端。其中，阳极柄21和阴极22分别被正负高压驱动。阴极22用于发射电子，阳极柄21用于接收电子，在电子流被轰击的过程中产生X射线。

进一步，所述X射线装置100还包括控制电路3，与所述X射线管2并列设置于所述第一腔室11。

具体地，所述控制电路3用于产生电压。例如，控制电路3可以包括PCB板9，其上设置有多个高压元件32以产生高电压。多个高压元件32适于形成电压输入端31，用于向X射线管2输入高电压。

进一步，所述控制电路3与所述阳极柄21电连接以将高压传输至阳极柄21。

进一步，所述X射线装置100还包括导电散热件4，所述导电散热件4可以用于实现控制电路3和阳极柄21之间的电连接。

具体地，所述导电散热件4具有相对的第一端41和第二端42，所述第一端41耦接所述阳极柄21，所述第二端42耦接所述控制电路3的电压输入端31，所述导电散热件4用于将所述控制电路3产生的电压传递至所述阳极柄21，并将所述阳极柄21的热量传递至所述X射线管2之外。

进一步，所述将阳极柄21的热量传递至X射线管2之外的实现方式可以例如是，通过导电散热件4将阳极柄21的热量传导至第二腔室51之外，以与容置于第一腔室11的绝缘介质实现热交换。

例如，第二端42可以通过高压导线耦接电压输入端31。

进一步，沿所述X射线管2的轴向（例如，x方向），所述箱体1包括和所述阳极柄21相对的第一侧壁12，所述导电散热件4沿所述轴向在所述第一侧壁12上的投影，覆盖所述电压输入端31沿所述轴向在所述第一侧壁12上的投影。也就是说，主体部的各侧壁中，沿x方向和阳极柄21相对的侧壁记作第一侧壁12，并且，导电散热件4在物理上阻隔在第一侧壁12和电压输入端31之间。由此，可以避免高压的电压输入端31和低压的第一侧壁12之间形成高压放电。

在一些实施例中，沿第一端41指向第二端42的方向，导电散热件4的长度不小于阳极柄21到控制电路3的电压输入端31的距离。

进一步，沿第一端41指向第二端42的方向，所述导电散热件4可以进一步延长至超过PCB板9靠近第一侧壁12的一端。换言之，导电散热件4的长度可以延伸至能使导电散热件4沿x方向在第一侧壁12上的投影，覆盖PCB板9沿x方向在所述第一侧壁12上的投影。由此，可以进一步避免PCB板9上的电气部件和相当于低压的箱体1之间发生放电现象。

进一步，所述控制电路3向所述导电散热件4施加电压期间，所述导电散热件4的最小曲率半径处的场强小于所述绝缘介质的击穿场强。

具体地，所述击穿场强（也可称“击穿电场强度”）是指在规定的试验条件下，发生击穿的电压除以施加电压的两电极之间的距离。所述击穿是指电介质在足够强的电场作用下将失去其介电性能成为导体。通常情况下，电力设备的绝缘强度用击穿电压表示，而绝缘材料的绝缘强度则用平均击穿电场强度表示。因此，当所述X射线装置100的某位置的场强达到击穿场强时，则会发生击穿现象，造成打火，导致X射线装置100的损坏。

本实施方案中，为使X射线装置100能够安全运作，特别设计导电散热件4的形状构造，确保X射线装置100内各部件（尤其导电散热件4）处的场强均处于安全范围内，即低于所述绝缘介质的击穿场强。

在一个具体实施中，所述控制电路3向所述导电散热件4施加电压期间，所述导电散热件4的各位置的场强可以和该位置的曲率半径负相关。

具体而言，对于导电散热件4上的任一位置，该位置的曲率半径越小，该位置在X射线装置100工作期间产生的场强越强。因此，设计导电散热件4的形状构造（例如，形状和几何尺寸）时，可以综合考虑导电散热件4上各位置的曲率半径对场强的影响。

由此，合理约束能够兼容实现散热和高压引入的导电散热件4的造型，以确保可靠散热和安全地高压引入。造型上的约束例如可以是，导电散热件4的长度足够覆盖到PCB板9（或至少覆盖电压输入端31），其他维度上的尺寸、形状只要满足曲率半径不要小到引起造成打火的场强（即，击穿场强）即可。

在一个具体实施中，继续参考图1和图2，所述导电散热件4可拆卸地设置于所述第一腔室11。相应的，所述导电散热件4也分别可拆卸地与所述阳极柄21和所述电压输入端31耦接。

进一步，所述导电散热件4可以根据所述控制电路3施加的电压的数值和预设关联关系表选自多个候选导电散热件。在不同的使用场景（例如，对X射线装置100的功率有不同要求的场景）中，可以根据实际需要确定控制电路3需要施加的电压的数值，再根据击穿场强确定所述导电散热件4的最小曲率半径。进一步，可以根据预设关联关系表选择满足要求的候选导电散热件安装到第一腔室11内。由此，所述导电散热件4可拆卸并且可以根据所述控制电路3施加的电压的数值替换合适几何形状的导电散热件4，可以增加X射线装置100的可适用性和兼容性。

在一些实施例中，不同候选导电散热件的几何形状不同。所述几何形状可以由多个参数表征，所述参数可以包括但不限于：长度、尺寸、形状、表面光滑程度。进一步，所述预设关联关系表用于记录电压的数值区间和候选导电散热件4之间的关联关系，当所述控制电路3施加所述数值区间内的电压期间，所述数值区间关联的候选导电散热件的最小曲率半径处的场强小于所述击穿场强。

以圆盘状的导电散热件4为例，预设关联关系表可以基于如表1所示的理论计算和实验仿真结果确定，其中，表1示例性的展示不同几何形状的导电散热件4的场强仿真结果：

表1

表1中，kV表示施加的电压值；圆盘直径、倒角半径以及圆盘厚度的单位均为毫米（mm）。表1最后一列的对比，是和第一行相比的场强变化情况。

基于表1的仿真结果可知，kV值越大，场强越高；圆盘直径越大，场强越小；倒角半径越大，场强越小。进一步，基于前述结论，可以构建得到预设关联关系表。

具体而言，每种造型的候选导电散热件分别对应可承受的最高电压（即该几何形状的候选导电散热件可以被施加的最大电压，高于该最大电压会引起打火）。在实际使用时，随着用户需要的电压变化（例如，用户A需要的X射线装置100的最大输入电压为aKV，用户B需要的X射线装置100的最大输入电压为bKV，a≠b）选择具有对应曲率半径的导热散热件4，也即选择可以承受该电压的候选导电散热件安装到箱体1内，分别耦接阳极柄21和电压输入端31。

在一个具体实施中，结合图1至图2，所述控制电路3的电压输入端31设置有多个高压元件32。进一步，所述导电散热件4沿所述轴向（例如，x方向）在所述第一侧壁12上的投影，可以覆盖所述多个高压元件32各自沿所述轴向（例如，x方向）在所述第一侧壁12上的投影共同围成的区域。

在一些实施例中，所述高压元件32可以例如是固定于PCB板9沿z方向的下表面。

进一步，参考图1，所述PCB板9可以通过多根支撑杆15支撑于所述底板，以拉开高压元件32与底板之间的距离，避免高压元件32与低压的底板之间距离过近导致放电，造成打火。

进一步，沿z方向，所述导电散热件4的宽度至少大于所述PCB板9的最上端到高压元件32最下端的距离。换言之，导电散热件4无论是x方向还是y方向上均阻隔在多个高压元件32和第一侧壁12之间。由此，可以避免高压元件32与低压的第一侧壁12之间发生放电，造成打火。

在一个具体实施中，所述导电散热件4采用高导热金属材料制成，所述高导热金属材料可以例如是铝、铜、钨等。进一步，导电散热件4可以采用导电且导热系数高的材料制成。

在一个变化例中，所述导电散热件4也可采用高导热的非金属导体材料制成，例如碳化硅。

在一些实施例中，所述导电散热件4的热导率（也称，导热系数）大于20W/m·K。例如，使用铝制成的导电散热件4，其热导率约为237W/m·K。又如，使用铜制成的导电散热件4，其热导率为401W/m·K。

由此，导电散热件4的高热导率能将X射线管2的热量有效导出，极大地增强了X射线装置100和X射线源的可靠性和寿命，也为X射线源朝更大功率方向发展打下坚实基础。

在一个具体实施中，结合图1和图2，所述X射线装置100还可以包括屏蔽壳体5，固定于第一腔室11。所述屏蔽壳体5的形状可以例如是圆筒状。

进一步，所述屏蔽壳体5可以采用绝缘材料制成，以实现对X射线管2的电屏蔽。

进一步，所述屏蔽壳体5可以支撑于所述底板，以增强X射线装置100内部结构的稳定性。

进一步，所述屏蔽壳体5可以具有第二腔室51，所述X射线管2容置于所述第二腔室51。所述屏蔽壳体5可以用于对X射线管2进行电屏蔽，避免X射线管2对箱体1进行放电。

在一些实施例中，如图2所示，所述X射线管2的轴线和所述屏蔽壳体5的轴线可以重合。由此，X射线管2的外表面上各点到屏蔽壳体5的内壁的最短距离一致，避免个别位置距离过近导致场强增大，增加击穿风险。

进一步，沿所述X射线管2的轴向（例如，x方向），所述屏蔽壳体5具有面向所述阳极柄21的第一壁52和背离所述阳极柄21的第二壁53。

所述第一壁52开设有连通所述第一腔室11和所述第二腔室51的开口54，所述开口54暴露所述阳极柄21的至少一部分，所述导电散热件4的至少一部分伸入所述开口54以耦接所述阳极柄21。

在一些实施例中，所述屏蔽壳体5包括沿轴向（例如，x方向）延伸且中空的套筒部56，套筒部56呈筒状并在沿x方向的两端敞开设计，中空部分即形成第二腔室51。

进一步，屏蔽壳体5还包括分别连接于并封闭套筒部56沿x方向的两端的阳极屏蔽盖57和阴极屏蔽盖58。其中，阳极屏蔽盖57相对于阴极屏蔽盖58更靠近阳极柄21。所述套筒部56、阳极屏蔽盖57以及阴极屏蔽盖58共同围出所述第二腔室51，其中所述阳极屏蔽盖57朝向第二腔室51的面适于形成第一壁52，阴极屏蔽盖58朝向第二腔室51的面适于形成第二壁53。

进一步，所述阳极屏蔽盖57上沿x方向开设有贯穿的开口54，所述导电散热件4的至少一部分能够自所述开口54伸入第二腔室51，并与阳极柄21进行耦接。

相应地，阴极屏蔽盖58上也开设有第一通孔55，所述第一通孔55可以暴露阴极22的至少一部分以使阴极22与PCB板9上的低压部分相连以产生向阳极柄21轰击的电子束。

在一个具体实施中，继续参考图2，所述导电散热件4可以包括插入部43和露出部44。

具体地，插入部43能够自开口54插入第二腔室51并与阳极柄21耦接。例如，所述插入部43开设有朝向第二腔室51敞开的凹陷部436，凹陷部436用于接收阳极柄21的至少一部分。

进一步，所述露出部44分别耦接插入部43和电压输入端31。露出部44沿y方向的两端适于形成第一端41和第二端42。

由此，电压输入端31产生的电压可以经由露出部44导向插入部43，进而导入阳极柄21。

在一些实施例中，露出部44和插入部43的连接处相较于第二端42更靠近第一端41。

进一步，所述露出部44沿所述X射线管2的轴向（例如，x方向）在所述第一侧壁12上的投影，覆盖所述电压输入端31沿所述轴向（例如，x方向）在所述第一侧壁12上的投影。由此，所述露出部44还可以用于避免PCB板9上的电压输入端31朝向第一侧壁12放电。

在一些实施例中，所述露出部44的外表面经过抛光处理。由此，能够使露出部44的外表面更光滑。导体表面的光滑度越高，导体表面电荷均匀分布，电荷密度较低，表面电场也就更加均匀，有利于避免出现放电和漏电等问题。

在一些实施例中，所述露出部44呈长条板状，所述露出部44的边沿圆滑过渡。由此，能够使露出部44的各位置的曲率半径均在安全范围内，不至于发生放电、打火等问题。在本示例中，第一端41指向第二端42的方向为长条板状露出部44的长度方向。

在一些实施例中，所述插入部43和所述露出部44一体成型。由此，能够避免连接处产生接触电阻，提高导电性能。另一方面也能使热接触效果更好，能够提高散热效果。

在一些实施例中，插入部43和露出部44也可以为两个独立件，并通过第一紧固件6连接，所述第一紧固件6可以例如是螺钉和内螺母。由此，可以分别制造插入部43和露出部44再进行组装，有利于进一步降低生产成本，降低工艺复杂度。

在一些实施例中，所述插入部43和所述阳极柄21胀紧连接。具体而言，所述阳极柄21插入凹陷部436的部分的外轮廓与凹陷部436的内壁紧密贴合。通过胀紧的方式连接有利于获得更优的热接触效果，当X射线装置100运行时，阳极柄21温度升高，阳极柄21的热量通过紧密接触的插入部43经由露出部44传导至第二腔室51之外。

在一个变化例中，所述插入部43和阳极柄21也可以通过螺钉或销钉等连接。进一步，可以使用第一紧固件6同时连接露出部44、插入部43和阳极柄21。

在一些实施例中，所述插入部43和所述露出部44可以面面接触。通过增大接触面积的方式同时提高高压引入和导热的效果。

在一些实施例中，所述插入部43和所述露出部44的连接处可以涂覆有导热胶，以进一步提高散热效果。

在一个具体实施中，继续参考图2，所述X射线装置100还可以包括第一限位部433和第一配合部441，第一限位部433和第一配合部441配合以限制露出部44和插入部43在第一平面内的相对转动，其中，所述第一平面垂直于所述X射线管2的轴向（例如，x方向）。

具体地，所述第一限位部433可以例如是设置在所述插入部43并朝向露出部44伸出的销钉。第一配合部441可以例如是设置于露出部44并朝向所述插入部43开放的插孔。销钉插入插孔即可实现第一限位部433和第一配合部441的配合。

在一个变化例中，所述第一限位部433和第一配合部441可以例如是朝向彼此开放且一一对应的插孔。通过分别将一销钉的两端插入彼此对应的一对插孔中，也可以实现第一限位部433和第一配合部441的配合。

由上，可以避免露出部44在第一腔室11内非预期旋转而与箱体1内的其他部件接触导电，导致高压电绝缘失败。

在一个具体实施中，继续参考图2，沿所述X射线管2的轴向（例如，x方向），所述插入部43包括帽部431和连接部432，所述帽部431套设于所述阳极柄21，所述连接部432的至少一部分自所述开口54伸出并与所述露出部44连接。

进一步，所述帽部431沿所述轴向在所述第一壁52上的投影所围区域，大于所述连接部432沿所述轴向在所述第一壁52上的投影所围区域。换言之，连接部432在垂直于x方向的平面上的截面的面积，可以和开口54的尺寸接近，以便顺利通过开口54并与露出部44连接。而帽部431在垂直于x方向的平面上的截面的面积可以大于开口54的尺寸，以避免插入部43整个自开口54脱出第二腔室51之外。

连接部432面向第二腔室51的一侧可以朝着背离第二腔室51的方向凹陷形成凹陷部436。

帽部431可以包括自凹陷部436沿着垂直于x方向的平面向外延伸的平面部，以及自平面部朝着远离第一壁52的方向弯折的环形部。平面部可以与连接部432朝着第二腔室51的端面保持面面接触，以获得较优的热传递效果。平面部在对应于凹陷部436的位置开孔以连通凹陷部436和第二腔室51。环形部罩设于阳极柄21。由此，环形部、平面部的开口以及凹陷部436共同形成容置阳极柄21的容置空间。在一些实施例中，所述阳极柄21沿x方向可以包括第一段211和第二段212，其中，第二段212相较于第一段211更靠近第二腔室51。

具体而言，第一段211伸入帽部431，并穿过平面部的开口后伸入凹陷部436。换言之，第一段211的外轮廓可以与凹陷部436的内壁相适配。

例如，第一段211可以和凹陷部436胀紧连接。进一步，第一段211的一部分可以位于平面部的开口内，并与平面部的形成开口的壁胀紧连接。由此，第一段211分别与凹陷部436和平面部均面面接触，有利于进一步改善热传递效果。

进一步，第二段212的外轮廓形状和环状部的内壁形状相适配。也即，环状部所围区域适于接收第二段212。

在一些实施例中，第二段212和环状部之间可以具有非零间隙，这有利于降低装配难度。

在一些实施例中，所述帽部431和连接部432之间可以通过第三紧固件437连接，所述第三紧固件437可以例如是螺钉。由此，帽部431和连接部432面面接触区域的接触更紧密，进一步改善高压引入和热传递效果。

在一个变化例中，所述帽部431和连接部432可以一体成型，以增强导电和导热性能。

在一个变化例中，所述环状部的内壁可以与所述第二段212的外轮廓贴合，也即，环状部和第二段212之间可以没有间隙。由此，可以强化插入部43和阳极柄21之间连接的稳固性。

在一些实施例中，所述连接部432和阳极屏蔽盖57的形成第一开口54的壁之间也可以胀紧连接。

在一个具体实施中，继续参考图1和图2，所述X射线装置100还包括第二紧固件434，套设于所述连接部432并位于所述露出部44和所述第一壁52之间，所述第一壁52被夹持在所述第二紧固件434和所述帽部431之间。

具体地，所述第二紧固件434可以例如是带有内螺纹的螺母，连接部432伸出所述开口54的部分可以设置有外螺纹，第二紧固件434可以旋紧在连接部432上，使第一壁52（例如，阳极屏蔽盖57）被夹持在第二紧固件434和帽部431之间。由此，进一步将导电散热件4的插入部43可靠固定于第一壁52（或阳极屏蔽盖57）上。

图3是图1所示结构在另一个视角的局部示意图。其中，为更好展示插入部43和第一壁52的配合方式，图3中对露出部44进行了省略处理。

参考图2和图3，所述X射线装置100还包括：第二限位部435，设置于所述插入部43；第二配合部521，设置于所述第一壁52，所述第二配合部521用于与所述第二限位部435配合以限制所述插入部43在所述开口54内转动。

具体地，第二配合部521可以设置于阳极屏蔽盖57。

进一步，所述第二限位部435可以例如是第一平面结构，形成于插入部43位于开口54内的部分。所述第二配合部521可以例如是第二平面结构，形成于阳极屏蔽盖57的形成开口54的壁。

例如，参考图3，在垂直于x方向的平面上，插入部43的截面可以大体呈圆形，并在沿径向相对的两侧形成有直线段，所述直线段即形成第一平面结构。该第一平面结构可以例如是对原本圆柱状的插入部43切削加工得到的，或者，也可以是一体成型制备得到的。

类似的，在垂直于x方向的平面上，开口54的截面也大致呈圆形，并在沿径向相对的两侧形成有直线段，所述直线段即形成第二平面结构。

当所述插入部43插入开口54时，第一平面结构和第二平面结构贴合，以避免插入部43在开口54内绕X射线管2的轴线转动。由此，进而避免与插入部43固定连接的露出部44在第一腔室11内自由转动。

在一个具体实施中，参考图1和图3，所述X射线装置100还可以包括绝缘板7。

在一些实施例中，所述绝缘板7可以设置于屏蔽壳体5和控制电路3之间，以对控制电路3进行电屏蔽，避免控制电路3向屏蔽壳体5放电，损坏屏蔽壳体5。例如，沿y方向，控制电路3和阳极屏蔽盖57之间可以阻隔有绝缘板7。又例如，沿y方向，控制电路3和阴极屏蔽盖58之间也可以阻隔有绝缘板7。在一些实施例中，所述绝缘板7还可以设置于屏蔽壳体5和导电散热件4之间，以避免导电散热件4向屏蔽壳体5放电，损坏屏蔽壳体5。例如，沿x方向，阳极屏蔽盖57和导电散热件4（例如，露出部44）之间可以阻隔有绝缘板7。

在一些实施例中，所述绝缘板7可以同时设置于屏蔽壳体5和控制电路3之间，以及屏蔽壳体5和导电散热件4之间，以降低放电、打火的风险。

例如，参考图1和图3，绝缘板7可以包括自阳极屏蔽盖57朝着控制电路3延伸的第一板71，以及自第一板71朝着远离露出部44的方向延伸的第二板72。第一板71适于防止阳极屏蔽盖57和露出部44打火，第二板72适于防止阳极屏蔽盖57和控制电路3打火。

在一些实施例中，第一板71大致沿着y方向和z方向所成平面延伸，第二板72大致沿着x方向和z方向所成平面延伸。进一步，第一板71和第二板72可以呈90度夹角。

进一步，所述屏蔽壳体5采用绝缘材料制成，以对容置于其中的X射线管2进行电屏蔽。类似的，绝缘板7也可以采用绝缘材料制成。

在一个具体实施中，参考图1至图2，所述X射线装置100还包括绝缘罩8，所述绝缘罩8围绕导电散热件4的边沿设置。由此，在第一腔室11内场强容易引起打火时增设绝缘罩8作为防止打火的保护，进一步避免导电散热件4向周围低压结构（例如第一侧壁12）放电。

进一步，所述绝缘罩8和所述导电散热件4之间具有非零间隙。这有利于导电散热件4直接与箱体1内的绝缘介质（例如是绝缘油）直接接触，增强散热效果。

例如，绝缘罩8可以包括沿x方向设置于露出部44和第一侧壁12之间的顶板81，用于防止露出部44和第一侧壁12之间发生打火现象。

进一步，绝缘罩8还可以包括围绕顶板81边沿一圈设置的侧板82，用于防止露出部44（例如，露出部44的曲率半径较小的侧边）和底板、主体部的顶壁和侧壁之间发生打火现象。

在一些实施例中，绝缘罩8可以采用绝缘材料制成。

进一步，所述绝缘罩8沿z方向朝向底板的侧板82可以支撑于所述底板，以将绝缘罩8可靠固定于第一腔室11内。

在一些实施例中，顶板81可以开设有沿x方向贯通的第二通孔83，第二通孔83暴露露出部44除边沿外的大部分区域，便于露出部44更好的散热。

值得注意的是，在本公开方案的各实施例中，每一部件的外表面均可以经过抛光处理，以提高表面光滑度，使表面场强均匀以避免打火或放电。进一步，本公开所述的X射线装置100的每一连接处以及边沿均可以设置为圆滑过渡，以增大曲率半径，避免某一位置的曲率半径过小造成打火或放电。

在一个典型的应用场景中，在组装得到X射线管2后，可以继续如下步骤以将所述导电散热件4安装到位：

首先，将帽部431和连接部432通过第三紧固件437连接以组成电散热件4的插入部43，再将阳极柄21插入凹陷部436并与插入部43紧密装配。

然后，将插入部43穿过阳极屏蔽盖57上的开口54直至帽部431抵靠在第一壁52，此时连接部432的至少一部分伸出阳极屏蔽盖57。使用第二紧固件434（例如，紧固螺母）将插入部43固定在阳极屏蔽盖57上，例如旋紧第二紧固件434以实现固定。

接下来，将设置在插入部43的第一限位部433和设置在露出部44的第一配合部441对准并配合。例如，将设置在露出部44的插孔（例如，销钉孔）与设置于插入部43的销钉对准并插入。在使露出部44紧贴于插入部43沿x方向伸出开口54的端面的状态下，使用第一紧固件6将插入部43和露出部44紧密连接在一起，例如，使用螺钉拧紧两个部件。

最后，将露出部44远离插入部43的一端（例如，第二端42）与控制电路3电连接，以实现高压引入。例如，将电压输入端31的输出引线（例如，高压导线）焊上圆形接线端子，用螺丝穿过端子后在露出部44的连接螺纹孔442（如图1所示）上拧紧，并确认电连接有效。至此，完成导电散热件4的装配。

在一些实施例中，在装配好导电散热件4后，还可以进一步将绝缘罩8套设在露出部44外围，并将绝缘罩8固定在箱体1内。由此，可以对露出部44进行电屏蔽，避免露出部44向周围低压结构（例如是第一侧壁12）放电。

在一些实施例中，在旋紧第二紧固件434之前，可以先在第二紧固件434上涂抹螺纹紧固胶，确保螺纹连接不松脱。类似的，在拧紧第一紧固件6之前，可以在第一紧固件6上涂抹螺纹紧固胶，以确保螺纹连接不松脱。

在一些实施例中，在将露出部44紧贴至插入部43之前，可以先将两者相接触的面擦拭干净，以确保接触面无尘。

由上，通过导电散热件4与阳极柄21紧密接触，利用导电散热件4的热扩散性能，将X射线管2产生的热量从X射线管2的阳极柄21传导至外界，达到降低温度的效果。在起到散热作用的同时，本申请方案通过改进导电散热件4形状构造，如延长其长度至覆盖电压输入端31，且确保最小曲率半径处的场强不至于引起打火，从而实现同一结构兼具高压引入和散热功能。由此，能够提供可靠且良好的散热，同时能复用同一部件在避免打火的前提下引入高电压，精简箱体1内的部件数量，有利于实现器件小型化。

例如，导电散热件4造型可以为四周光滑圆角的长条厚金属板，与传统实现高压引入的细电线相比可极大降低四周高压电场的场强，降低高压打火概率。由此，在满足高电压性能的前提下，极大地增强了整体稳定性，更有效地提升了X射线装置100使用的安全性。

进一步，还可在箱体1内增设散热泵，基于对流散热原理利用流体的热对流效应带走导电散热件4的热量，进一步增加散热效果。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种X射线装置，其特征在于，包括：

箱体，具有第一腔室，所述第一腔室内填充有绝缘介质；

X射线管，固定于所述第一腔室，所述X射线管包括阳极柄；

控制电路，与所述X射线管并列设置于所述第一腔室；

导电散热件，具有相对的第一端和第二端，所述第一端耦接所述阳极柄，所述第二端耦接所述控制电路的电压输入端，所述导电散热件用于将所述控制电路产生的电压传递至所述阳极柄，并将所述阳极柄的热量传导至所述X射线管之外；

其中，沿所述X射线管的轴向，所述箱体包括和所述阳极柄相对的第一侧壁，所述导电散热件沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影，覆盖所述电压输入端沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影；

所述控制电路向所述导电散热件施加电压期间，所述导电散热件的最小曲率半径处的场强小于所述绝缘介质的击穿场强。

2.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述控制电路向所述导电散热件施加电压期间，所述导电散热件的各位置的场强和该位置的曲率半径负相关。

3.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述导电散热件可拆卸地设置于所述第一腔室，所述导电散热件根据所述控制电路施加的电压的数值和预设关联关系表选自多个候选导电散热件，其中，不同候选导电散热件的几何形状不同，所述预设关联关系表用于记录电压的数值区间和候选导电散热件之间的关联关系，所述控制电路施加所述数值区间内的电压期间，所述数值区间关联的候选导电散热件的最小曲率半径处的场强小于所述击穿场强。

4.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述控制电路的电压输入端设置有多个高压元件，所述导电散热件沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影，覆盖所述多个高压元件各自沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影共同围成的区域。

5.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，所述导电散热件采用高导热金属材料制成。

6.根据权利要求5所述的X射线装置，其特征在于，所述导电散热件的热导率大于20W/m·K。

7.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，还包括：

屏蔽壳体，固定于所述第一腔室，所述屏蔽壳体具有第二腔室，所述X射线管容置于所述第二腔室；

其中，沿所述X射线管的轴向，所述屏蔽壳体具有面向所述阳极柄的第一壁和背离所述阳极柄的第二壁，所述第一壁开设有连通所述第一腔室和所述第二腔室的开口，所述开口暴露所述阳极柄的至少一部分，所述导电散热件的至少一部分伸入所述开口以耦接所述阳极柄。

8.根据权利要求7所述的X射线装置，其特征在于，所述导电散热件包括：

插入部，自所述开口插入所述第二腔室并与所述阳极柄耦接；

露出部，分别耦接所述插入部和所述电压输入端，其中，所述露出部沿所述X射线管的轴向在所述第一侧壁上的投影，覆盖所述电压输入端沿所述轴向在所述第一侧壁上的投影。

9.根据权利要求8所述的X射线装置，其特征在于，所述露出部的外表面经过抛光处理；和/或，所述露出部呈长条板状，所述露出部的边沿圆滑过渡；和/或，所述插入部和所述露出部一体成型或通过第一紧固件连接；和/或，所述插入部和所述阳极柄胀紧连接；和/或，所述插入部和所述露出部面面接触；和/或，所述插入部和所述露出部的连接处涂覆有导热胶。

10.根据权利要求8所述的X射线装置，其特征在于，还包括：

第一限位部，设置于所述插入部；

第一配合部，设置于所述露出部，所述第一配合部用于与所述第一限位部配合以限制所述露出部和所述插入部在第一平面内的相对转动，其中，所述第一平面垂直于所述X射线管的轴向。

11.根据权利要求8所述的X射线装置，其特征在于，沿所述X射线管的轴向，所述插入部包括帽部和连接部，所述帽部套设于所述阳极柄，所述连接部的至少一部分自所述开口伸出并与所述露出部连接，其中，所述帽部沿所述轴向在所述第一壁上的投影所围区域，大于所述连接部沿所述轴向在所述第一壁上的投影所围区域。

12.根据权利要求11所述的X射线装置，其特征在于，还包括：

第二紧固件，套设于所述连接部并位于所述露出部和所述第一壁之间，所述第一壁被夹持在所述第二紧固件和所述帽部之间。

13.根据权利要求8所述的X射线装置，其特征在于，还包括：

第二限位部，设置于所述插入部；

第二配合部，设置于所述第一壁，所述第二配合部用于与所述第二限位部配合以限制所述插入部在所述开口内转动。

14.根据权利要求7所述的X射线装置，其特征在于，还包括：

绝缘板，设置于所述屏蔽壳体和所述控制电路之间，和/或，设置于所述屏蔽壳体和所述导电散热件之间。

15.根据权利要求7所述的X射线装置，其特征在于，所述屏蔽壳体采用绝缘材料制成。

16.根据权利要求1所述的X射线装置，其特征在于，还包括：

绝缘罩，围绕所述导电散热件的边沿设置，所述绝缘罩和所述导电散热件之间具有非零间隙。