CN208548333U - 一种波纹陶瓷结构的x射线管阴阳极 - Google Patents

Abstract

一种波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，属于医用探测及射线计量检测技术领域，包括阴极陶瓷阳极陶瓷、陶瓷波纹、金属排气管、芯柱导电杆、阳极小可伐、阳极大可伐、阳极端封一、阳极端封二、固定套、阴极陶瓷夹封环和阴极封接可伐。本实用新型的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，波纹陶瓷结构来代替阴极玻壳和阳极玻壳，由于传统X射线管玻璃结构有20%的靶盘热量会通过玻璃（透明）辐射出去，而陶瓷是不透明的所以会直接承受靶盘的辐射热量，采用波纹陶瓷的目的是有效的增加了陶瓷的表面积2倍以上，能够通过陶瓷快速的带走热量（陶瓷能够承受1400度高温），另外波纹陶瓷能够增加表面爬电距离，保证了高压可靠性。

Description

一种波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极

技术领域

本实用新型属于医用探测及射线计量检测技术领域，具体地，涉及一种波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极。

背景技术

X射线管主要用于X射线机、CT机等医疗设备上，在施加外部高压作用下，产生X射线，供医生对患者进行诊断或治疗。

X射线管产生X射线的机理大致如下： X射线管的灯丝 （阴极）在加热状态下，自由电子逸出灯丝表面，形成电子云。在X射线管阴极、阳极间施加高电压情况下（一般为40~150千伏），灯丝处的电子高速飞向靶盘（阳极），撞击阳极靶盘后产生X射线，并通过射线窗口输出有效X射线。在此能量转化过程中，只有1%的电子动能转化为X射线，剩余99%的动能全部转化为热能，通过热辐射或热传导，传至X射线管外，由X射线管套和X射线管散热器带走。具体来说，包括：（1）靶盘的热量（占总热量的90%）一部分辐射到X射线管中部的金属壳上，另一部分透过两端玻壳辐射到X射线管外面，最后一部分通过转子铜套带走。这其中辐射到金属壳的热量最大约占60%，透过玻璃辐射的热量约20%，通过转子铜套带走的热量约20%。（2）阴极的热量（占总热量10%）通过阴极玻璃和金属壳带走。因此，X射线管的热量管理是影响其可靠性及寿命的关键因素之一。

目前，传统X射线管主要采用玻璃绝缘结构，大体结构为：（1）阴极玻璃-中间金属-阳极玻璃结构；（2）整体玻璃-阴极金属-阳极金属结构。如图4所示为现有的X射线管采用玻璃绝缘结构。

传统X射线管主要采用玻璃绝缘结构，由于玻璃的强度和应力限制，因此，玻璃结构不适合大热容量X射线管。

其主要缺点为：

1、玻璃绝缘特性局限：尤其是阳极玻壳，有20%的靶盘热量要通过玻璃辐射到X射线管外，由于玻璃的软化温度低（仅为550℃），而且存在TK100值的致命缺陷，当热量过于集中时容易产生放电现象。（注：TK100是指玻璃达到某一个温度点时绝缘强度迅速下降，一般X射线管的玻璃TK100值为300度左右）；

2、玻璃封接部位机械强度低：由于阳极玻壳承载了靶盘和轴承的重量，阴极玻壳承载了阴极头及芯柱的重量，而且玻璃在封接过程中只能通过手工来保证玻璃和可伐的同轴度，导致在焊接时必然会产生应力，当在一定的热量条件下玻璃会产生裂纹或炸点；

3、工艺复杂，多处焊缝：从图4可见阴极部位有3处焊缝，多一道焊缝就多了一道漏气的可能性。为了避免漏气，增加必要的工艺步骤保证焊缝的可靠性，从而导致工艺复杂。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，解决了X射线管中高温导致玻壳绝缘性能变差，多处焊缝造成的漏气问题。

技术方案：本实用新型提供了一种波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，包括阴极陶瓷和阳极陶瓷，所述阴极陶瓷和阳极陶瓷的外壁均设置有陶瓷波纹。本实用新型的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，波纹陶瓷结构来代替阴极玻壳和阳极玻壳，由于传统X射线管玻璃结构有20%的靶盘热量会通过玻璃（透明）辐射出去，而陶瓷是不透明的所以会直接承受靶盘的辐射热量，采用波纹陶瓷的目的是有效的增加了陶瓷的表面积2倍以上，能够通过陶瓷快速的带走热量（陶瓷能够承受1400度高温），另外波纹陶瓷能够增加表面爬电距离，保证了高压可靠性。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述X射线管上还设有金属排气管。将玻璃封装改为金属管封装，避免高温烧玻璃过程中，X射线管内真空度下降。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阴极陶瓷内设有芯柱导电杆，所述阴极陶瓷与芯柱导电杆为一体结构。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阳极陶瓷远离阴极陶瓷的一端设有阳极小可伐，所述阳极陶瓷靠近阴极陶瓷的一端设有阳极大可伐。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阳极陶瓷的端面与阳极小可伐的端面设有阳极端封一。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阳极陶瓷的端面与阳极大可伐的端面设有阳极端封二。该结构采用阳极小可伐（4J33或4J34低膨胀合金）、阳极陶瓷（95%、97%、99%三氧化二铝工业陶瓷）、阳极大可伐（4J33或4J34低膨胀合金）结构，并且连接处形成阳极端封一和阳极端封二，端封的结构通过高温钎焊一次成型，通过模具保证同轴度，降低了径向跳动，提高了阳极工作的稳定性。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阴极陶瓷的内部设有固定套。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阴极陶瓷的外壁设有阴极陶瓷夹封环。该结构采用阴极陶瓷（95%、97%、99%三氧化二铝工业陶瓷）、阴极封接可伐（4J33或4J34低膨胀合金）、固定套（4J33或4J34低膨胀合金）、芯柱导电杆（镍或可伐4J33或4J34）、阴极陶瓷夹封环（95%、97%、99%三氧化二铝工业陶瓷）高温钎焊，通过模具一次焊接成型，采用中间金属双面陶瓷的夹封焊接技术，保证部件的同轴度。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阴极陶瓷的断面与阴极陶瓷夹封环的上端面之间夹封有阴极封接可伐，所述阴极封接可伐与X射线管的端面法兰之间设有焊缝。通过阴极陶瓷与芯柱导电杆为一体结构，采用阴极封接可伐与X射线管连接，只需形成一条焊缝，减少了焊缝数量，避免焊缝连接处漏气。

进一步的，上述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，所述阴极陶瓷、阳极陶瓷和阴极陶瓷夹封环为95%、97%或99%三氧化二铝工业陶瓷；所述阴极封接可伐、固定套、阳极小可伐和阳极大可伐为4J33或4J34低膨胀合金。

上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，具有如下优点：

1、减少了工艺过程，由于采用阴极和芯柱一体化设计，通过高温钎焊一次成型阴极部件，相对于传统X射线多次成型工艺，减少了工艺过程，节约了工艺成本；

2、减少了氩弧焊缝，保证了产品可靠性，本实用新型阴极只有一次氩弧焊接而传统X射线管有3次氩弧焊接减少了焊缝，也就是减少了漏气的可能性，保证了产品的可靠性；

3、增加了绝缘强度，由于采用波纹陶瓷结构，增加了表面爬电距离，也就是增加了绝缘强度；

4、增加了机械强度，由于采用波纹陶瓷以及端封结构，保证了整管的同轴度，降低了绝缘材料和金属之间的机械应力，增加了机械强度；

5、能够更好的承受二次电子轰击，由于陶瓷可以耐受1400度高温，承受二次电子轰击的能力远远高于玻璃，提高了X射线管的寿命。

附图说明

图1为本实用新型所述波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极的结构示意图；

图2为本实用新型所述阴极陶瓷的结构示意图；

图3为本实用新型所述阳极陶瓷的结构示意图；

图4为现有X射线管的结构示意图。

图中：1阴极陶瓷、2阳极陶瓷、3陶瓷波纹、4金属排气管、5芯柱导电杆、6阳极小可伐、7阳极大可伐、8阳极端封一、9阳极端封二、10固定套、11阴极陶瓷夹封环、12阴极封接可伐、13焊缝、14金属壳、15射线窗、101阴极玻壳、102阴极芯柱、103焊缝一、104焊缝二、105焊缝三、106金属壳、107射线窗、108阳极靶盘、109阳极玻壳、110玻璃封接处一、111玻璃封接处二。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1所示的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，包括阴极陶瓷1和阳极陶瓷2，所述阴极陶瓷1和阳极陶瓷2的外壁均设置有陶瓷波纹3。采用波纹陶瓷的目的是有效的增加了陶瓷的表面积2倍以上，能够通过陶瓷快速的带走热量（陶瓷能够承受1400度高温），另外波纹陶瓷能够增加表面爬电距离，保证了高压可靠性。

其中，如图2所示的阴极陶瓷1内设有芯柱导电杆5，所述阴极陶瓷1与芯柱导电杆5为一体结构。阴极陶瓷1的内部设有固定套10。阴极陶瓷1的外壁设有阴极陶瓷夹封环11。阴极陶瓷1的断面与阴极陶瓷夹封环11的上端面之间夹封有阴极封接可伐12，所述阴极封接可伐12与X射线管的端面法兰之间设有焊缝13。阴极陶瓷和芯柱导电杆采用一体化的结构，并且阴极采用波纹陶瓷，陶瓷采用95%、97%、99%的三氧化二铝工业陶瓷，任何形状的波纹或横向的槽开在陶瓷内外表面，波纹陶瓷和可伐的封接结构采用端封、平封、套封以及夹封，其中夹封可以是金属或陶瓷。

此外，如图3所示的阳极陶瓷2远离阴极陶瓷1的一端设有阳极小可伐6，所述阳极陶瓷2靠近阴极陶瓷1的一端设有阳极大可伐7。阳极陶瓷2的端面与阳极小可伐6的端面设有阳极端封一8。阳极陶瓷2的端面与阳极大可伐7的端面设有阳极端封二9。阳极波纹陶瓷和端封结构，阳极采用波纹陶瓷，陶瓷采用95%、97%、99%的三氧化二铝工业陶瓷，任何形状的波纹或横向的槽开在陶瓷内外表面，波纹陶瓷和可伐的封接结构采用端封、平封、套封以及夹封，其中夹封可以是金属或陶瓷。

上述阴极陶瓷1、阳极陶瓷2和阴极陶瓷夹封环11为95%、97%或99%三氧化二铝工业陶瓷；阴极封接可伐12、固定套10、阳极小可伐6和阳极大可伐7为4J33或4J34低膨胀合金。

另外，X射线管上还设有金属排气管4。采用金属排气管4结构，由于玻璃排气管在整管封离时需要用高温明火烧玻璃，在烧玻璃时会放出大量气体，导致整管真空度下降，而该结构采用无氧铜排气管，用夹钳封离不会导致真空度下降。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：包括阴极陶瓷（1）和阳极陶瓷（2），所述阴极陶瓷（1）和阳极陶瓷（2）的外壁均设置有陶瓷波纹（3）。

2.根据权利要求1所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述X射线管上还设有金属排气管（4）。

3.根据权利要求1所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阴极陶瓷（1）内设有芯柱导电杆（5），所述阴极陶瓷（1）与芯柱导电杆（5）为一体结构。

4.根据权利要求1所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阳极陶瓷（2）远离阴极陶瓷（1）的一端设有阳极小可伐（6），所述阳极陶瓷（2）靠近阴极陶瓷（1）的一端设有阳极大可伐（7）。

5.根据权利要求4所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阳极陶瓷（2）的端面与阳极小可伐（6）的端面设有阳极端封一（8）。

6.根据权利要求5所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阳极陶瓷（2）的端面与阳极大可伐（7）的端面设有阳极端封二（9）。

7.根据权利要求4所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阴极陶瓷（1）的内部设有固定套（10）。

8.根据权利要求7所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阴极陶瓷（1）的外壁设有阴极陶瓷夹封环（11）。

9.根据权利要求8所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阴极陶瓷（1）的断面与阴极陶瓷夹封环（11）的上端面之间夹封有阴极封接可伐（12），所述阴极封接可伐（12）与X射线管的端面法兰之间设有焊缝（13）。

10.根据权利要求9所述的波纹陶瓷结构的X射线管阴阳极，其特征在于：所述阴极陶瓷（1）、阳极陶瓷（2）和阴极陶瓷夹封环（11）为95%、97%或99%三氧化二铝工业陶瓷；所述阴极封接可伐（12）、固定套（10）、阳极小可伐（6）和阳极大可伐（7）为4J33或4J34低膨胀合金。