CN214542114U - X射线发生装置及成像设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种X射线发生装置及成像设备中，其中，X射线发生装置包括：外壳、导热件及阳极靶；导热件贯穿外壳设置，且导热件内部具有贯通通道，贯通通道用于流通冷却液；阳极靶设置在外壳内，且阳极靶可转动地套设于导热件外；阳极靶用于接收电子的轰击并产生射出外壳的X射线；阳极靶朝向导热件的内表面、和/或导热件朝向阳极靶的外表面设置有波纹结构。本公开提供的X射线发生装置及成像设备，可以增加导热件和阳极靶之间的换热面积，进一步提高了X射线发生装置的散热效率，并改善了X射线发生装置的使用寿命，提高了成像设备的使用寿命和工作稳定性。

Description

X射线发生装置及成像设备

技术领域

本公开涉及X射线成像技术领域，特别是一种X射线发生装置及成像设备。

背景技术

X射线具有波长短、能量大、穿透力强等优点，从而被广泛地应用于医学成像设备中。目前，相关技术中的X射线发生装置包括阳极靶和阴极，阴极的灯丝通电可产生热电子，在阴、阳极两端高压的驱动下，电子高速运动撞击阳极靶面，辐射产生X射线，X射线经由窗口射出，高速电子所带的能量仅有不到1％转化为X射线能，其余全部转化为热能。

实用新型内容

本公开实施例的第一方面提供一种X射线发生装置，包括：外壳；导热件，导热件贯穿外壳设置，且导热件内部具有贯通通道，贯通通道用于流通冷却液；阳极靶，阳极靶用于接受电子轰击以产生X射线，阳极靶设置在外壳内并且可转动地套设于导热件外；阳极靶朝向导热件的内表面、和/或导热件朝向阳极靶的外表面设置有波纹结构。

本公开实施例的第二方面提供一种成像设备，包括冷却系统以及如上所述的X射线发生装置，冷却系统与所述X射线发生装置的导热件的两端连通，冷却系统用于向导热件中输送冷却液。

本公开实施例提供的X射线发生装置通过将导热件设置为贯穿阳极靶和外壳，且导热件的内部设置有贯通通道，冷却介质可以通过贯通通道带走阳极靶处的热量，提高了X射线发生装置的散热效率，并改善了X射线发生装置的使用寿命。另外，由于导热件的贯通通道为直通式结构，冷却通路结构简单，可以提高冷却介质的流动速度，冷却效果好。并且，通过在导热件和/或阳极靶上设置波纹结构，可以增加导热件和阳极靶之间的换热面积，进一步提高散热效果。

本公开实施例提供的成像设备中，通过将X射线发生装置的导热件设置为贯穿阳极靶和外壳的结构，导热件的内部设置有贯通通道，冷却介质可以通过贯通通道走阳极靶处的热量，并且过在导热件和/或阳极靶上设置波纹结构，可以增加导热件和阳极靶之间的换热面积，进一步提高了X射线发生装置的散热效率，并改善了X射线发生装置的使用寿命，提高了成像设备的使用寿命和工作稳定性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本公开的实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本公开的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为根据本公开一个示例性实施例的X射线发生装置的从X射线射出侧观察的结构示意图；

图2为根据本公开一个示例性实施例的X射线发生装置的从与X射线射出侧相对一侧观察的结构示意图；

图3为根据本公开一个示例性实施例的X射线发生装置的正视图；

图4为图3中A-A向剖视图；

图5为图4的局部放大图；

图6为图4中导热件的剖视图；

图7为图4中阳极靶的剖视图；

图8为图4中X射线发生装置的散热示意图；

图9为根据本公开另一个示例性实施例的X射线发生装置的中心剖视图；

图10为图9中X射线发生装置的散热示意图。

其中，附图标记如下：

100：外壳； 110：壳体；

111：底壁； 112：侧壁；

120：盖体； 121：第一透过部；

122：第二透过部； 130：阳极玻壳；

131：阳极玻壳主体； 132：第一阳极可伐环；

133：第二阳极可伐环； 140：阴极玻壳；

141：阴极玻壳主体； 142：第一阴极可伐环；

143：第二阴极可伐环； 200：导热件；

210：贯通通道； 220：轴承；

230：连接件； 240：第一波纹结构；

241：环状凸起； 250：第一段；

260：第二段； 270：第三段；

300：阳极靶； 310：第一表面；

320：第二波纹结构； 321：环状凹槽；

330：本体； 340：靶面层；

400：第一阴极； 410：陶瓷芯柱；

420：阴极屏蔽筒； 430：阴极平板；

440：阴极头； 450：引线；

500：转子； 600：第二阴极；

700：排气管； 800：绝缘件；

810：中间体； 820：第一密封圈；

830：第二密封圈。

具体实施方式

为了对本公开的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本公开的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本公开相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

X射线具有波长短、能量大、穿透力强等优点，从而被广泛地应用于医学成像设备中。通常，X射线由高速电子轰击旋转的阳极靶产生。由于高速电子所带的能量仅有不到1％转化为X射线能，其余全部转化为热能，因此X射线发生的过程中会产生大量的热。若热量不能及时散发，阳极靶会被击穿融化。

目前，相关技术中，X射线发生装置包括装置外壳以及由金属制成的阳极，阳极可转动地设置于装置外壳内，且阳极与装置外壳之间设置有轴承，轴承的内圈与阳极连接，轴承的外圈与装置外壳连接，且轴承的内圈和外圈之间设置有滚珠。

当阳极高速旋转时，热量的散发主要依靠阳极向外辐射热量，以及通过轴承的滚珠与轴承内外圈之间的接触热传导将热量传递至装置外壳。

但是，由于热辐射传导速度慢，且滚珠与轴承内外圈的接触面积小，依靠轴承热传导的热量较少，因此，相关技术中的散热方式效率低，难以即使将阳极上产生的热量带走，影响X射线发生装置的使用寿命。

为了解决上述问题，本公开实施例提供一种X射线发生装置及成像设备，通过在阳极靶的内部设置用于流通冷却介质的导热件，并在阳极靶朝向导热件的内表面上、或在导热件朝向阳极靶的外表面上、或在阳极靶朝向导热件的内表面以及导热件朝向阳极靶的外表面上设置波纹结构。通过这种方式，提高了X射线发生装置的散热效率，并改善了X射线发生装置的使用寿命。以下将结合具体的实施例对本公开进行详细解释。

图1为根据本公开一个示例性实施例的X射线发生装置的从X射线射出侧观察的结构示意图；图2为根据本公开一个示例性实施例的X射线发生装置的从与X射线射出侧相对一侧观察的结构示意图；图3为根据本公开一个示例性实施例的X射线发生装置的正视图；图4为图3中A-A向剖视图。请参照图1-图4，本公开实施例提供一种X射线发生装置，用于产生X射线，该X射线发生装置包括：外壳100、导热件200、阳极靶300以及第一阴极400。为了便于说明，以下描述所用的横截面均指垂直于阳极靶300旋转轴线方向的截面。

外壳100作为容纳导热件200、第一阴极400和阳极靶300的主要部件，其结构可以有多种，例如外壳100的形状可以为圆柱体形或者球形，又例如外壳100的形状可以为长方体状。

在一些实施例中，外壳100可以包括壳体110以及盖体120。壳体110包括底壁111以及与底壁111连接的侧壁112，底壁111和侧壁112共同围成具有开口的容纳腔。盖体120盖设在开口上，且盖体120与底壁111相对设置。

其中，底壁111可以为板状结构，侧壁112位于底壁111的一侧，侧壁112可以沿着底壁111的边缘延伸成环状结构。底壁111和侧壁112的连接方式可以有多种，例如底壁111和侧壁112可以通过焊接、铆接或螺接等方式连接在一起，又例如底壁111和侧壁112可以通过铸造、挤出成型或冲压等加工方式一体成型而成。可选地，底壁111和侧壁112都可以由刚性良好的金属材质制成，从而起到支撑以及保护其内部结构的作用。

底壁111和侧壁112围成具有开口的容纳腔，开口可以位于与底壁111相对的位置上，阳极靶300可以位于容纳腔内，第一阴极400可以连接在侧壁112上。导热件200和第一阴极400的至少部分结构也位于容纳腔内。

为了实现外壳100的密封，开口处可以设置有盖体120，底壁111可以与盖体120相对设置。盖体120也可以由金属材质制成，盖体120可以通过钎焊等焊接方式与侧壁112固定连接，可选地，侧壁112靠近开口的边缘可以设置有台阶结构，盖体120可以卡合在台阶结构中，从而实现盖体120的定位，方便安装以及固定盖体120。

外壳100上具有第一透过部121，第一透过部121为X射线射出外壳100的窗口，其可以由金属钛或钛合金构成。第一透过部121的形状可以有多种，例如其可以为圆形，又例如其可以为方形，具体可以根据实际情况设置。可以理解，X射线的射出方向为由阳极靶300指向第一透过部121的方向，即图4中由右向左的方向。

可选地，第一透过部121可以设置于盖体120上，盖体120上具有安装孔，第一透过部121可以安装于安装孔内。在一些实施例中，当盖体120为金属材质构成时，第一透过部121可以通过钎焊等焊接方式与盖体120焊接固定。在一些实施例中，盖体120上也可以设置有用于定位第一透过121的台阶结构。

本公开实施例提供的外壳100，结构简单，方便加工，且X射线发生装置的布局合理、结构紧凑。

第一阴极400连接在外壳100上，且第一阴极400对应阳极靶300设置。可选地，第一阴极400设置在侧壁112上，至少部分第一阴极400伸入容纳腔中，并位于对应阳极靶300的位置上，使得电子更容易轰击阳极靶300。第一阴极400可以用于聚集电子，其可以包括灯丝等。

第一阴极400的具体结构可以有多种，请参照图5，图5为图4的局部放大图，在一些实施例中，第一阴极400可以包括：陶瓷芯柱410、阴极屏蔽筒420、阴极平板430以及阴极头440。阴极屏蔽筒420可以穿设侧壁112，阴极平板430和阴极头440固定在阴极屏蔽筒420的一端，陶瓷芯柱410固定在阴极屏蔽筒420的另一端，且阴极平板430和阴极头440位于容纳腔内，陶瓷芯柱410位于容纳腔外。

其中，陶瓷芯柱410可以由电绝缘性能良好的陶瓷制成，陶瓷芯柱410中间可以封接有引线450，引线450的数量可以为多根，陶瓷芯柱410可以用于固定并绝缘多根引线450。可以理解，多个引线450可以包括用于为灯丝通电的阴极阴线，以及用于设置消气剂的金属引线。陶瓷芯柱410不易老化、耐高压、耐高温，能够提高阴极引线的机电性能。

陶瓷芯柱410可以固定于阴极屏蔽筒420上。两者的连接方式可以有多种，例如，陶瓷芯柱410的底部可以设置有第一金属环，该第一金属环可以通过点焊等固定方式与阴极屏蔽筒420固定连接。阴极屏蔽筒420可以由耐温性良好的金属材质制成，多根引线450可以穿过阴极屏蔽筒420设置，阴极屏蔽筒420可以用于屏蔽引线450，消气剂可以设置在阴极屏蔽筒420内的金属引线上，消气剂可以会吸收X射线发生装置在工作状态下激发的气体，将X射线发生装置内的气体浓度降至最低，从而提高真空度，避免打火问题，提高了X射线发生装置的稳定性。

阴极平板430可以为平板结构，其也可以由耐温性良好的金属制成，阴极平板430可以通过钎焊或氩弧焊等固定方式固定在阴极屏蔽筒420的底部。阴极平板430的形状可以有多种，例如圆形、方形等，具体可以根据实际情况设置。

阴极头440可以设置在阴极平板430背离阴极屏蔽筒420的一端。例如，阴极头440可以以钎焊等固定方式与阴极平板430相互固定。阴极头440可以由耐温性良好的金属制成。阴极头440可以对应阳极靶300设置，其上例如可以设置有灯丝，使得阴极头440可用于聚焦电子。

可以理解的是，为了使第一阴极400聚集的大量电子可以高速轰击阳极靶300，外壳100内可以形成真空环境，以减少电子与气体之间的碰撞。在一些实施例中，外壳100外还可以设置有阴极玻壳140，阴极玻壳140可以与陶瓷芯柱410连接，从而将第一阴极400设置于真空环境中。

阴极玻壳140可以包括阴极玻壳主体141、第一阴极可伐环142和第二阴极可伐环143，阴极玻壳主体141可以由玻璃或陶瓷制成，其可以套设在阴极屏蔽筒420外部，阴极玻壳主体141的顶部可以设置有第一阴极可伐环142，第一阴极可伐环142可以由可伐合金制成，其可以作为阴极玻壳主体141与金属材质连接的过渡金属。陶瓷芯柱410的顶部外圈可以设置有第二金属环，第一阴极可伐环142可通过与第二金属环焊接密封，进而与陶瓷芯柱410固定连接。

第二阴极可伐环143设置在阴极玻壳主体141的底部，第二阴极可伐环143也可以由可伐合金制成，其可以作为阴极玻壳主体141与外壳100连接的过渡金属。可选地，外壳100的侧壁112上可以设置有连接孔，阴极屏蔽筒420可以穿设该连接孔，连接孔的孔壁边缘可以形成台阶结构，第二阴极可伐环143可以通过氩弧焊等固定方式与该台阶结构固定连接。

在一些实施例中，为了保证容纳腔可以始终位于真空中，外壳100上还可以设置有排气管700，排气管700可以与抽气装置连接，从而在容纳腔中形成真空。可选地，排气管700可以设置在盖体120上。

阳极靶300作为产生X射线的主要部件，其可以用于接收电子的轰击以产生射出外壳100的X射线，阳极靶300可以设置在外壳100内，且阳极靶300可以相对外壳100高速旋转。当第一阴极400通电时，灯丝通电，大量电子聚集于第一阴极400。当第一阴极400与阳极靶300之间存在高压电场时，电子朝向阳极靶300移动，并轰击高速旋转的阳极靶300，产生X射线，该X射线经由第一透过部121射出外壳100。

其中，阳极靶300可以采用常见的能够产生X射线的材质，例如钼、铑、钨或包含其中至少一种的合金等。

由于X射线发生过程中会产生大量的热，为了避免阳极靶300击穿融化，X射线发生装置还设置有导热件200，导热件200贯穿外壳100设置，阳极靶300可转动地套设于导热件200外。且导热件200内部具有贯通通道210，贯通通道210用于流通冷却介质。

可选地，阳极靶300的内部形成有中心通孔，该中心通孔的内尺寸可以大于导热件200的外尺寸，使导热件200可以穿过阳极靶300。

导热件200可以沿阳极靶300的旋转轴线方向延伸。其内部形成有贯通导热件200的贯通通道210，贯通通道210的延伸方向与导热件200的延伸方向一致。贯通通道210内可以流通水、油、空气等能够用于冷却的冷却介质。导热件200可以为导热性良好的金属材质制成，当贯通通道210内流通冷却介质时，可以及时将阳极靶300处产生的热量带出外壳100。

在一些实施例中，外壳100上可以设置有相对的两个通孔，盖体120上设置有一个通孔，底壁111设置有一个通孔，导热件200可以位于外壳100内，且两端可以分别穿过两个通孔，使得导热件200贯穿盖体120以及底壁111设置。

在一些实施例中，导热件200可以固定在外壳100上，可选地，盖体120的通孔孔壁与导热件200之间可以固定有绝缘件800，绝缘件800可以包括第一密封圈820、中间体810以及第二密封圈830。第一密封圈820可以套设并固定在导热件200外，例如，第一密封圈820可以为金属密封圈，其可以焊接于导热件200上。第二密封圈830套设于第一密封圈820外，中间体810位于第一密封圈820和第二密封圈830之间。

第二密封圈830也可以为金属密封圈，其与盖体120固定连接，例如，盖体120的通孔边缘形成有向外凸出的凸边，该凸边的内表面可以贴合在第二密封圈830的外表面，且两者通过氩弧焊等方式相互固定。

中间体810可以为由陶瓷等绝缘材料制成的环形体，中间体810可以焊接在第一密封圈820的外表面与第二密封圈830的内表面之间。绝缘件800不仅可以实现导热管200与外壳100的固定，还可以实现两者的绝缘密封。

导热件200背离绝缘件800的另一端也可以通过阳极玻壳130与外壳100固定连接，可选地，阳极玻壳130包括阳极玻壳主体131、第一阳极可伐环132和第二阳极可伐环133，阳极玻壳主体131可以由玻璃或陶瓷制成，其可以套设在导热件200外部，阳极玻壳主体131可以为喇叭形结构。

阳极玻壳主体131的左端可以设置有第一阳极可伐环132，第一阳极可伐环132可以由可伐合金制成，其可以作为阳极玻壳主体131与底壁111连接的过渡金属。可选地，底壁111的通孔的孔壁边缘可以形成台阶结构，第一阳极可伐环132可以通过钎焊等固定方式与该台阶结构固定连接。

第二阳极可伐环133设置在阳极玻壳主体131的右端，第二阳极可伐环133也可以由可伐合金制成，其可以作为阳极玻壳主体131与导热件200连接的过渡金属。

阳极玻壳131不仅可以实现导热件200与外壳100的固定，其还可以实现导热件200与外壳100之间的密封，从而形成真空的容纳腔。

本公开实施例中，阳极靶300套设于导热件200外，且阳极靶300朝向导热件200的内表面、和/或导热件200朝向阳极靶300的外表面设置有波纹结构。其中，可以仅阳极靶300朝向导热件200的内表面设置有波纹结构，或者可以仅导热件200朝向阳极靶300的内表面设置有波纹结构，又或者，阳极靶300和导热件200彼此相对的两个表面均设置有波纹结构。波纹结构可以增加阳极靶或导热件的传导热量的面积。

波纹结构可以为多种能够增加表面积的结构，为了便于说明，以波纹结构设置于阳极靶300的内表面为例，在一些示例中，波纹结构可以具有设置于该内表面的多个第一凸出部，多个第一凸出部沿着阳极靶300的圆周方向间隔设置，且每个第一凸出部可以沿着阳极靶300的轴线方向延伸。即从阳极靶300的横截面来看，阳极靶300的内表面可以为边缘具有多个第一凸出部的花瓣形结构。可选地，在一些示例中，波纹结构可以包括第二凸出部，该第二凸出部可以沿着螺旋线的方向延伸并设置于阳极靶300的内表面。

可以理解的是，上述波纹结构还可以设置在导热件200的外表面，或同时设置在导热件200和阳极靶300彼此相对的两个面上。

图6为图4中导热件的剖视图。请参考图6，作为波纹结构的另一些可选的实施例，波纹结构包括设置在导热件200外表面的第一波纹结构240，且第一波纹结构240包括多个凸起，多个凸起沿导热件200的轴线方向依次排列。其中，每个凸起沿导热件200的圆周方向延伸成环状凸起241，即导热件200的横截面的外轮廓为圆形。

其中，该第一波纹结构240位于导热件200的朝向阳极靶300的外表面上。在一些示例中，第一波纹结构240可以为单独的部件，其可以通过焊接或卡接等方式固定于导热件200的外表面。在另一些示例中，第一波纹结构240可以通过车铣刨磨等常见的机加工方式去掉导热件200外表面的部分材料而制成。在另一些示例中，第一波纹结构240可以通过冲压、铸造等工艺与导热件200一体成型。

另外，环状凸起241的形状可以有多种，例如以经过环状凸起241的中心轴线的平面为纵截面，环状凸起241的纵截面形状可以为平滑过渡的弧形，又或者可以为三角形或梯形。

可以理解，第一波纹结构240可以增加导热件200的外表面积，进而增加导热件200的导热面积，导热件200更容易将阳极靶300辐射出的热量传导出，提高阳极靶300的散热效果。

在一些实施例中，例如如图6所示，导热件200可以为壁厚均匀的管状体，即沿着导热件200的轴线方向，导热件200的壁厚处处相等。在此，导热件200可以通过冲压、铸造等一体成型工艺加工而成，使得导热件200的内表面和外表面均具有波纹结构，可以提高导热件200与冷却介质之间的接触面积，更利于热量被冷却介质带走，冷却效果好。

图7为图4中阳极靶的剖视图。请参照图7，在一些实施例中，波纹结构还包括设置在阳极靶300内表面的第二波纹结构320，第二波纹结构320包括多个凹槽，多个凹槽沿阳极靶300的轴线方向依次排列。且每个凹槽沿阳极靶300的圆周方向延伸成环状凹槽321。

其中，该第二波纹结构320位于阳极靶300的朝向导热件200的内表面上，可选地，第二波纹结构320可以通过车铣刨磨等常见的机加工方式去掉导热件200外表面的部分材料而制成。

另外，环状凹槽321的形状可以有多种，例如以经过环状凹槽321的轴线的平面为纵截面，环状凹槽321的纵截面形状可以为平滑过渡的弧形，又或者可以为三角形或梯形。

可以理解，第二波纹结构320可以增加阳极靶300的内表面积，进而增加阳极靶300的散热面积，阳极靶300处的热量可以快速散发出去，提高了阳极靶300的散热效果。

进一步可选地，每个环状凹槽321中容纳有一个环状凸起241，从而可以减小阳极靶300的内表面与导热件200的外表面之间的距离，使得阳极靶300处的热量可以快速传递至导热件200，有利于进一步提高散热效果。

在另一些可选的实施例中，多个环状凸起241的最大直径尺寸沿X射线的射出方向逐渐增大。

其中，最大直径尺寸可以为一个环状凸起241的各个横截面中，横截面积最大的截面的直径尺寸。多个环状凸起241的最大直径尺寸可以从图4的右向左逐渐增大，使得波纹结构可以更靠近阳极靶300接收电子轰击的表面，提高了阳极靶300的散热效果和使用寿命。

本公开实施例中，将环状凸起241设置在导热件200上，将环状凹槽321设置在阳极靶300中，可选地，在其他可能的实施例中，环状凸起241可以设置在阳极靶300上，而环状凹槽321可以设置在导热件200上，具体可以根据实际情况进行设置。

请继续参照图4，在一些实施例中，为了实现阳极靶300相对导热件200的高速转动，导热件200上套设有轴承220，轴承220和阳极靶300沿导热件300的轴线方向排列，且轴承220的内圈与导热件200固定连接，轴承220的外圈与阳极靶300固定连接。轴承220可以实现导热件200与阳极靶300的连接，轴承220产生的热量可以由导热件200带走，进一步改善了X射线发生装置的散热。

其中，轴承220可以为常见的轴承结构，例如深沟球轴承、圆柱滚子轴承、角接触球轴承、调心球轴承等等。

轴承220的内圈可以通过焊接、铆接、键连接等常见的固定方式与导热件200固定连接。可选地，导热件200可以直接加工成替代轴承220内圈的形式，即轴承220的滚动体可以直接设置在导热件200和外圈之间。轴承220的外圈可以与阳极靶300固定连接，例如，轴承220的外圈的端面可以通过焊接等方式与阳极靶300的右端面固定连接。

可以理解的是，阳极靶300相对导热件200的旋转可以依靠轴承结构实现，阳极靶300依靠轴承220与导热件200连接，可以使得阳极靶300与导热件200之间无直接接触，两者之间可以具有间隙。该间隙的尺寸可以设置为较小的尺寸，使得阳极靶300可以无限贴近导热件200，提高散热效果。当导热件200具有第一波纹结构240，阳极靶300具有第二波纹结构320之时，该间隙可以存在于第一波纹结构240与第二波纹结构320之间。轴承220可以消除阳极靶300旋转时与导热件200之间的摩擦阻力，提高阳极靶300的旋转速度。

作为轴承220与阳极靶300的一种可选的连接方式，阳极靶300与轴承220之间设置有连接件230，连接件230可以为圆环片状结构，连接件230套设于导热件200外，且连接件230的一侧与阳极靶300的端面固定连接，连接件230的另一侧与轴承220的外圈固定连接。其中，连接件230的直径可以大于轴承220的直径。

进一步可选地，连接件230可以通过螺钉与阳极靶300固定连接，螺钉的数量可以为多个，多个螺钉可以沿阳极靶300的圆周方向间隔排列。连接件230的另一侧可以通过焊接或一体成型等加工方法与轴承220外圈的端面固定连接。

通过连接件230连接阳极靶300和轴承220，可以增加阳极靶300的固定面积，提高固定效果，同时，可以方便拆卸或更换阳极靶300。

请参照图6，在导热件200其他可能的实施例中，导热件200还可以包括第一段250以及第二段260。第二段260和第一段250沿X射线的射出方向依次连接。其中，X射线的射出方向为图4中从右至左的方向，即导热件200从左至右依次包括第一段250第二段260。第一段250可以穿设外壳100。

第一段250的横截面的外周尺寸小于第二段260的横截面的外周尺寸。阳极靶300套设在第二段260外。例如，第一段250可以为圆柱段，第二段260可以大致为圆柱段或圆台段。可以理解，当导热件200上设置有第一波纹结构240时，第一波纹结构240可以只设置在阳极靶300所位于的第二段260处。当第二段260为圆柱段时，多个环状凸起241的尺寸相同，而当第二段260为圆台段时，多个环状凸起241的最大直径可以由左至右逐渐减小。

由于第一段250在横截面的外周尺寸小于第二段260在横截面的外周尺寸，可以适当减小盖体120上用于穿设导热件200的通孔的面积，增加第一透过部121的面积，从而提高X射线的射出量。同时，可以使得导热件200的外表面更靠近阳极靶300的外表面，使得热量可以快速从阳极靶300传递至导热件200，提高散热效果。

可选地，为了使得第一段250和第二段260之间可以平滑过渡，第一段250和第二段260之间可以设置有过渡段，过渡段的的横截面外周尺寸从靠近第一段250的一端向靠近第二段260的一端逐渐增大，过渡段可以改善第一段250和第二段260之间的连接角度，减小冷却介质的流通阻力，避免导热件200的应力集中。

可以理解的是，本实施例中，第一段250可以穿设盖体120，而第二段260可以穿设底壁111。在另一些可能的实施例中，导热件200还包括连接在第二段260一端的第三段270。第三段270和第一段250分别连接于第二段260的两端。第三段270也穿设外壳100。即第二段260位于容纳腔中，第一段250穿设盖体120，第三段270穿设底壁111。

其中，第三段270的横截面的外周尺寸可以小于第二段260的横截面的外周尺寸，从而可以在第三段270外套设轴承220。轴承220的内圈与第三段270固定连接，轴承220的外圈与阳极靶300固定连接。并且，由于第二段260和第三段270分开设置，可以适当减小第三段270和轴承220的直径，使得X射线发生装置的结构紧凑，提高了空间利用率。

请继续参照图4，作为用于使阳极靶300转动的驱动方式，X射线发生装置还包括转子500。转子500套设在轴承220外，且转子500与轴承220的外圈固定连接。转子500可以为常见的转子结构，例如其可以为导磁金属环。转子500可以配合定子一起构成外定子内转子的驱动电机结构。定子可以为定子线圈等结构，其可以设置在外壳100外。可选地，定子可以套设在阳极玻壳130外。转子500可以固定在轴承220的外圈，当定子通电时，可以带动转子500高速旋转，以驱动轴承220的外圈相对轴承220的内圈转动，进而带动阳极靶300相对导热件200转动。

本公开实施例提供的X射线发生装置通过在轴承220的外圈设置转子500，可以简化阳极靶300的驱动结构，使得阳极靶300能相对导热件200高速旋转。可选地，轴承220可以为双列轴承，即轴承220可以具有两组滚动体，两组滚动体可以沿导热件200的轴线间隔设置，双列轴承可以增加转子500的安装面积，提高转子500与轴承220间的固定强度。

图8为图4中X射线发生装置的散热示意图。请参照图8，X射线发生装置工作时，转子500驱动阳极靶300高速旋转；第一阴极400通电，其上聚集有大量的电子，电子在高压电场的作用下轰击阳极靶300，并产生X射线，该X射线经由第一透过部121射出外壳100。同时，由于X射线产生过程中具有大量的能量转换为热能，阳极靶300上聚集了大量的热。本实施例通过在X射线发生装置中设置波纹结构，波纹结构可以增加阳极靶300和导热件200之间的换热面积，使得阳极靶300的热量可以快速传递至导热件200，导热件200中流通的冷却剂能够带走该热量，及时降低阳极靶300的温度，避免阳极靶300击穿熔化，同时避免由于阳极靶300温度过高导致的管内打火、绝缘油裂解等现象，提高了X射线发生装置的工作稳定性及使用寿命。另外，由于导热件200的贯通通道210为直通式结构，冷却通路结构简单，可以提高冷却介质的流动速度，冷却效果好。

可以理解的是，相关技术中，阳极热量的散发主要依靠阳极靶向外辐射热量，以及通过轴承的滚珠与轴承内外圈之间的接触热传导。而本实施例中，阳极靶300的热量可以依靠贯穿阳极靶300的导热件200来散热，由于导热件200和阳极靶300之间的间隙很小，热量可以较快速地辐射至导热件200，并通过导热件200之中的冷却介质带走，从而可以持续对阳极靶300进行散热，提高了阳极靶300的散热效果。同时，通过设置波纹结构可以增加阳极靶300和导热件200之间的换热面积，进一步提高散热效果，快速降低阳极靶300的温度。

另外，轴承220也可以实现接触热传导，将阳极靶300的热量传导至导热件200，同时，导热件200中流通的冷却介质可以及时带走轴承220上的热量，进一步提高了散热效果，并提高了轴承220的使用寿命。

需要说明的是，图8中冷却介质的流通方向为由右至左，在其他可选的实施例中，冷却介质也可从左至右流动。另外，以上描述中，顶、底、左、右等表示方位的名词为基于附图中的方位，不应用于对本公开进行限制。在其他视图或方位下，顶底、左右的方位均可以适应性改变。

在上述实施例的基础上，本公开实施例还提供了阳极靶300的可选结构，该阳极靶300包括本体330以及与本体330连接的靶面层340。本体330套设在导热件200外，且靶面层340设置在本体330背离导热件200的外表面，靶面层340用于接受电子的轰击。

其中，本体330可以采用耐高温、导热性好的金属材质制成，例如铜等，靶面层340可以采用钨或钨合金制成。可以理解的是，由于靶面层340用于产生X射线，因此，其材质种类受限。而本体330在X射线的产生过程中并不起作用，因此，本体330可以采用散热性更好的金属，来快速吸收靶面层340的热量。并且，由于导热件200贯穿本体330，因此，本体330作为靶面层340和导热件200之间的传热介质，其采用导热性好的金属，可以进一步提高从靶面层340到导热件200之间的传热效率，提高冷却效果。

进一步可选地，靶面层340沿X射线的射出方向逐渐缩小。图7中，靶面层340的外表面可以为第一表面310，第一表面310的横截面的外周尺寸从靠近第一透过部121的一端向背离第一透过部121的一端逐渐增大，第一阴极400出射的电子束与阳极靶300之间形成倾角，使得该电子(束)轰击高速旋转的阳极靶300，产生X射线，以引导该X射线经由第一透过部121射出外壳100。第一表面310可以为圆锥形、圆台形外表面，其可以使得产生的X射线朝向第一透过部121射出外壳100，提高了X射线的射出量。

以上实施例均是在X射线发生装置具有一个阳极靶300以及一个第一阴极400的前提下，对导热件200和阳极靶300作出的改进。图9为根据本公开另一个示例性实施例的X射线发生装置的中心剖视图。请参照图9，在本公开的其他实施例中，X射线发生装置还包括：连接在外壳100上的第二阴极600。外壳100还具有第二透过部122。第一阴极400和第二阴极600可以位于阳极靶300的两侧，第二阴极600可以对应阳极靶300设置，以使第二阴极600产生的电子轰击阳极靶300以产生X射线，且该X射线经由第二透过部122射出外壳100。

其中，第二阴极600的结构与第一阴极400相同，其也可以包括：陶瓷芯柱、阴极屏蔽筒、阴极平板以及阴极头。第二阴极600也可以通过阴极玻壳固定在外壳100上，具体可以参考第一阴极400的结构和连接形式，在此不再赘述。

第二阴极600也可以用于产生X射线，第二阴极600中聚集的电子轰击阳极靶300后产生的X射线可以经由第二透过部122射出外壳100。其中，第二透过部122可以设置在盖体120上，其结构以及连接形式可与第一透过部121相同，具体可以参考第一透过部121。

在一些实施例中，第二阴极600和第一阴极400相对于阳极靶300的旋转轴线对称设置，第一透过部121和第二透过部122也可以相对于该旋转轴线对称设置，从而可以同时产生两束平行的用于成像的X射线，减少无用X射线的数量。

图10为图9中X射线发生装置的散热示意图。请参照图10，X射线发生装置工作时，转子500驱动阳极靶300高速旋转。第一阴极400和第二阴极600通电，使得第一阴极400和第二阴极600上聚集有大量的电子，电子在高压电场的作用下同时轰击阳极靶300，并产生两束X射线，由第一阴极400产生的一束X射线经由第一透过部121射出外壳100，而经由第二阴极600产生的一束X射线经由第二透过部122射出外壳100，从而增加了X射线的射出量，提高扫描以及成像的速度。同时，可以降低被扫描者暴露于X射线中的时间。

可以理解的是，当X射线发生装置用于扫描高速运动的物体时，其成像效果较差，为了提高成像效果，相关技术中通常采用提高X射线的旋转速度来增强其对运动的物体的捕捉能力。但是受限于工业水平以及旋转所带来的巨大的离心力，最快的X射线也只能达到0.27s/r。因此，在X射线的旋转速度受限的情况下，为了得到清晰的图像，相关技术中只能通过增加旋转角度来提高数据采集量，这会导致被扫描者暴露于X射线中的时间增加，存在辐射隐患。而本实施例中，通过设置双阴极结构，第一阴极400和第二阴极600可以同时产生X射线，提高了X射线的扫描速度，减少了被扫描者暴露于X射线中的时间，降低了被扫描者吸收的辐射剂量，并提高图像的质量。

同时，还可以通过对第一阴极400和第二阴极600施加不同的电压，从而产生不同能量的X射线，采集不同组织的图像信息，再通过图像融合重建技术，可得到能体现组织化学成分的X射线图像，即组织特性图像，为成像结果提供了丰富的图像信息。

由于第一阴极400和第二阴极600产生的电子同时轰击阳极靶300，因此，阳极靶300中的热量会增加至原来的两倍，阳极靶300相比与相关技术中的结构更容易击穿融化。而通过将导热件200设置为贯穿阳极靶300的结构，并设置波纹结构来提高阳极靶300和导热件200之间的换热面积，使两者之间的热量传递速度更快，阳极靶300产生的热量可以快速被带走，从而可以在提升X射线射出量的同时，提高阳极靶300的使用寿命。因此，根据本公开一些实施例提供的X射线发生装置可以采用双阴极结构，将扫描速度提升至相关技术中的两倍左右，而被扫描者的辐射吸收剂量降低至75％左右。

根据本公开的另一方面，还提供一种成像设备，包括冷却系统以及X射线发生装置，冷却系统与X射线发生装置的导热件200的两端连通，冷却系统用于向导热件200中输送冷却介质。

其中，X射线发生装置可以为上文描述的实施例中任一实施例的结构形式，具体可以参考上述实施例，在此不再赘述。成像设备可以为医用CT机或其他能够利用X射线成像的扫描设备。冷却系统可以包括液压泵以及换热器，液压泵可以通过管路与导热件200的两端连接，从而形成冷却介质的循环通路，换热器可以与吸收热量后的冷却介质进行热交换，从而降低冷却介质的温度，使得冷却介质可以重新被输送至贯通通道210中。

可选地，成像设备还设置有抽气装置，该装置可以与排气管700连通，从而抽走容纳腔中的空气，在容纳腔中形成真空，提高电子的轰击速度。

可选地，成像设备还可以具有高压发生器，高压发生器可以与第一阴极400连接，从而在第一阴极400与阳极靶300之间形成高压。可以理解的是，阳极靶300可以通电，也可以接地。

另外，为了直观地展示图像，该成像设备还可以设置有显示器，显示器可以将采集到的图像显示出来。

本公开一些实施例提供的成像设备中，通过将X射线发生装置的导热件200设置为贯穿阳极靶300和外壳100的结构，导热件200的内部设置有贯通通道210，冷却介质可以通过贯通通道210带走阳极靶300处的热量，并且过在导热件200和/或阳极靶300上设置波纹结构，可以增加导热件200和阳极靶300之间的换热面积，进一步提高了X射线发生装置的散热效率，并改善了X射线发生装置的使用寿命，提高了成像设备的使用寿命和工作稳定性。

以上所述仅为本公开的实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种X射线发生装置，其特征在于，包括：

外壳(100)；

导热件(200)，所述导热件(200)贯穿所述外壳(100)设置，且所述导热件(200)内部具有贯通通道(210)，所述贯通通道(210)用于流通冷却液；

阳极靶(300)，所述阳极靶(300)用于接受电子轰击以产生X射线，所述阳极靶(300)设置在所述外壳(100)内并且可转动地套设于所述导热件(200)外；

所述阳极靶(300)朝向所述导热件(200)的内表面、和/或所述导热件(200)朝向所述阳极靶(300)的外表面设置有波纹结构。

2.根据权利要求1所述的X射线发生装置，其中，

所述波纹结构包括设置在所述导热件(200)外表面的第一波纹结构(240)，且所述第一波纹结构(240)包括多个凸起，多个所述凸起沿所述导热件(200)的轴线方向依次排列；且每个所述凸起沿所述导热件(200)的圆周方向延伸成环状凸起(241)。

3.根据权利要求2所述的X射线发生装置，其中，

所述波纹结构还包括设置在所述阳极靶(300)内表面的第二波纹结构(320)，所述第二波纹结构(320)包括多个凹槽，多个所述凹槽沿所述阳极靶(300)的轴线方向依次排列；且每个所述凹槽沿所述阳极靶(300)的圆周方向延伸成环状凹槽(321)；

且每个所述环状凹槽(321)中容纳有一个所述环状凸起(241)。

4.根据权利要求2所述的X射线发生装置，其中，

多个所述环状凸起(241)的最大直径尺寸沿所述X射线的射出方向逐渐增大。

5.根据权利要求2所述的X射线发生装置，其中，

所述导热件(200)为壁厚均匀的管状体。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的X射线发生装置，其中，

所述阳极靶(300)包括本体(330)以及与所述本体(330)连接的靶面层(340)；

所述本体(330)套设在所述导热件(200)外，且所述靶面层(340)设置在所述本体(330)背离所述导热件(200)的外表面，所述靶面层(340)用于接受所述电子的轰击。

7.根据权利要求6所述的X射线发生装置，其中，

所述靶面层(340)沿所述X射线的射出方向逐渐缩小。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的X射线发生装置，其中，

所述导热件(200)上套设有轴承(220)，所述轴承(220)和所述阳极靶(300)沿所述导热件(200)的轴线方向排列，且所述轴承(220)的内圈与所述导热件(200)固定连接，所述轴承(220)的外圈与所述阳极靶(300)固定连接；且所述阳极靶(300)和所述导热件(200)之间具有间隙。

9.根据权利要求8所述的X射线发生装置，其中，

所述导热件(200)还包括第一段(250)以及第二段(260)；所述第二段(260)和所述第一段(250)沿所述X射线的射出方向依次连接；所述第一段(250)的横截面的外周尺寸小于所述第二段(260)的横截面的外周尺寸；

所述第一段(250)穿设所述外壳(100)，且所述阳极靶(300)套设在所述第二段(260)外。

10.根据权利要求9所述的X射线发生装置，其中，

所述导热件(200)还包括第三段(270)；所述第三段(270)和所述第一段(250)分别连接在所述第二段(260)的两端；所述第三段(270)的横截面的外周尺寸小于所述第二段(260)的横截面的外周尺寸；

所述第三段(270)也穿设所述外壳(100)；且所述第三段(270)外套设有所述轴承(220)。

11.根据权利要求8所述的X射线发生装置，其中，

所述X射线发生装置还包括用于使所述阳极靶(300)转动的转子(500)，所述转子(500)套设在所述轴承(220)外，且所述转子(500)与所述轴承(220)的外圈固定连接。

12.根据权利要求1-5中任一项所述的X射线发生装置，其中，所述X射线发生装置还包括：连接在所述外壳(100)上的第一阴极(400)和第二阴极(600)；

所述外壳(100)还具有第一透过部(121)和第二透过部(122)；

所述第一阴极(400)和所述第二阴极(600)相对所述阳极靶(300)的旋转轴线对称设置，且所述第一阴极(400)对应所述阳极靶(300)设置，以使所述第一阴极(400)产生的电子轰击所述阳极靶(300)以产生X射线，且所述X射线经由所述第一透过部(121)射出所述外壳(100)；

所述第二阴极(600)对应所述阳极靶(300)设置，以使所述第二阴极(600)产生的电子轰击所述阳极靶(300)以产生X射线，且所述X射线经由所述第二透过部(122)射出所述外壳(100)。

13.一种成像设备，其特征在于，包括冷却系统以及如权利要求1-12中任一项所述的X射线发生装置，所述冷却系统与所述X射线发生装置的导热件(200)的两端连通，所述冷却系统用于向所述导热件(200)中输送冷却液。

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