CN217468330U - 一种角向均匀的x射线永磁偏转辐照管及辐照加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管及辐照加工设备，涉及X射线管技术领域，其技术方案要点是：包括管筒、绝缘底座和阴极结构，所述阴极结构通过绝缘底座安装在管筒内，所述管筒内设有与阴极结构配合的阳极结构；所述管筒外壁设有至少一对可通过驱动装置驱使后沿管筒圆周方向转动的永磁铁；每一对所述永磁铁沿管筒的直径方向分布，且位于阳极结构远离阴极结构的一侧。本实用新型中的永磁铁性能稳定，整体结构相对简单，所采用元件可靠性高，可达到高剂量产额、大辐射角、良好辐射均匀性和长使用寿命等要求。

Description

一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管及辐照加工设备

技术领域

本实用新型涉及X射线管技术领域，更具体地说，它涉及一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管及辐照加工设备。

背景技术

X射线管属于低能的电子加速器，是一种新发展起来的辐照源。由于只在工作时产生射线，具有可控性，避免了放射性物质泄漏隐患，同时加速粒子能量较低，结构紧凑，具有很好的可移动性，成本较低，已经被广泛应用于医疗和工业辐照等领域。

现有的成像X射线管的束靶作用焦点很小，采用反射或透射转化靶设计，只利用特定小角度内的反射或透射射线，剂量产额低且辐射角度小；同时由于束靶作用焦点很小，导致辐射转换靶的散热效率很低，严重影响射线管的可靠性和使用寿命，不利于直接用于辐照设备。目前，一些电子枪使用电磁铁使电子向特定方向发生偏转，但电磁铁的使用通常要配备铁芯、通电线圈、电磁铁防护罩等复杂装置，可移动性差，系统相对复杂。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的角向剂量均匀的X射线永磁偏转辐照管及辐照加工设备是我们目前急需解决的问题。

实用新型内容

为解决现有技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管及辐照加工设备，永磁铁性能稳定，整体结构相对简单，所采用元件可靠性高，可达到高剂量产额、大辐射角、良好辐射均匀性和长使用寿命等要求。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，包括管筒、绝缘底座和阴极结构，所述阴极结构通过绝缘底座安装在管筒内，所述管筒内设有与阴极结构配合的阳极结构；

所述管筒外壁设有至少一对可通过驱动装置驱使后沿管筒圆周方向转动的永磁铁；

每一对所述永磁铁沿管筒的直径方向分布，且位于阳极结构远离阴极结构的一侧。

进一步的，所述阳极结构为透射式阳极。

进一步的，所述阴极结构包括阴极头和阴极灯丝；

所述阴极头朝向阳极结构的一端设有阴极槽；

所述阴极灯丝位于阴极槽内，且阴极灯的连接点穿过阴极头后与绝缘底座内的电极连接。

进一步的，所述阴极灯丝呈环状结构。

进一步的，所述阴极灯丝呈螺旋状结构。

进一步的，所述阴极灯丝为钨丝。

进一步的，所述绝缘底座为陶瓷底座。

进一步的，所述管筒外壁套设有至少一圈水冷管，水冷管位于电子束流轰击管筒的部位。

进一步的，所述管筒、绝缘底座、阴极结构和阳极结构均同轴设置。

第二方面，提供了一种辐照加工设备，包括至少一个如第一方面中任意一项所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型提供的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，阴极结构在高压下发射出电子被电场加速，在阴极槽的聚焦作用下经过正高压的加速后被射线管外的永磁铁偏转后轰击作为靶筒的管筒后产生X射线，透过靶筒射出筒外，随着驱动装置带动永磁铁的旋转，射线管内的磁场方向随之旋转，电子在靶筒内壁的轰击区域为环状，在时间积分下可以产生角向均匀的周向辐射X射线，永磁铁性能稳定，整体结构相对简单，所采用元件可靠性高，可达到高剂量产额、大辐射角、良好辐射均匀性和长使用寿命等要求；

2、本实用新型采用永磁铁，结构简单紧凑，只需增加磁偏转段即可实现周向出射线；

3、本实用新型不仅利用了直接透射的X射线，而且反射X射线可通过筒壁对面方向射出，可以大大提高X射线的使用效率和辐照均匀性。

4、本实用新型在电子束流轰击靶筒的位置设置水冷管，通入循环冷凝水对靶筒受电子轰击位置冷却降温。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例中的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中阴极结构的示意图；

图3是本实用新型实施例中模拟在200kV电压下的电子束流曲线图；

图4是本实用新型实施例中模拟在200kV电压下电子打到管筒壁上产生的束带宽度图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、绝缘底座；2、电极；3、阴极头；4、阴极槽；5、阳极结构；6、管筒；7、阴极结构；8、水冷管；9、永磁铁；10、阴极灯丝。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，如图1所示，包括管筒6、绝缘底座1和阴极结构7。阴极结构7通过绝缘底座1安装在管筒6内，管筒6内设有与阴极结构7配合的阳极结构5。管筒6外壁设有一对可通过驱动装置驱使后沿管筒6圆周方向转动的永磁铁9；每一对永磁铁9沿管筒6的直径方向分布，且位于阳极结构5远离阴极结构7的一侧。需要说明的是，永磁铁9的数量不受限制。

阴极结构7在高压下发射出电子被电场加速，在阴极槽4的聚焦作用下经过正高压的加速后被射线管外的永磁铁9偏转后轰击作为靶筒的管筒6后产生X射线，透过靶筒射出筒外，随着驱动装置带动永磁铁9的旋转，射线管内的磁场方向随之旋转，电子在靶筒内壁的轰击区域为环状，在时间积分下可以产生角向均匀的周向辐射X射线，永磁铁9性能稳定，整体结构相对简单，所采用元件可靠性高，可达到高剂量产额、大辐射角、良好辐射均匀性和长使用寿命等要求。

如图1与图2所示，阴极结构7包括阴极头3和阴极灯丝10；阴极头3朝向阳极结构5的一端设有阴极槽4；阴极灯丝10位于阴极槽4内，且阴极灯的连接点穿过阴极头3后与绝缘底座1内的电极2连接。

阴极灯丝10可以呈环状结构、螺旋状结构以及其他传统结构，在此不受限制。此外，阴极灯丝10可采用钨丝。采用永磁铁9，结构简单紧凑，在阴极灯丝10呈非环状结构或非螺旋状结构的传统结构上，只需增加磁偏转段即可实现周向出射线。

在本实施例中，阳极结构5采用透射式阳极。

管筒6作为靶筒，靶筒采用钽、钨、钼或其合金材料，或者采用其他材料并在内壁涂覆有上述金属材料或金膜，管筒6内抽真空。

管筒6外壁套设有水冷管8，水冷管8位于电子束流轰击管筒6的部位，通入循环冷凝水对靶筒受电子轰击位置冷却降温。其中，水冷管8的圈数不受限制。

在本实施例中，管筒6、绝缘底座1、阴极结构7和阳极结构5均同轴设置。

需要说明的是，可以通过同时调节阴极-阳极之间的加速电压，电子束在靶筒内壁不同位置打靶，可以提高沿轴向的X射线剂量均匀性。

以使用稳定的200kV的电压为例，促使电子枪中电子发射为例，辐照管另一端放置绕管筒6轴旋转永磁铁9的设计方案。模拟主要参数分别为：阴极结构7距离阳极结构50.05m，管筒6直径为0.08m，永磁铁9磁通量为1T，阳极结构5设置为中孔圆片。其仿真结果如图3所示。

如图4所示，电子束偏转后打在靶筒的束斑，束斑轴向展宽出射位置方向宽度达到5mm，当轴承带动永磁铁9旋转后，电子轰击辐照管壁的束带宽度可以达到5mm以上。

工作原理：阴极结构7在高压下发射出电子被电场加速，在阴极槽4的聚焦作用下经过正高压的加速后被射线管外的永磁铁9偏转后轰击作为靶筒的管筒6后产生X射线，透过靶筒射出筒外，随着驱动装置带动永磁铁9的旋转，射线管内的磁场方向随之旋转，电子在靶筒内壁的轰击区域为环状，在时间积分下可以产生角向均匀的周向辐射X射线，永磁铁9性能稳定，整体结构相对简单，所采用元件可靠性高，可达到高剂量产额、大辐射角、良好辐射均匀性和长使用寿命等要求。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，包括管筒(6)、绝缘底座(1)和阴极结构(7)，所述阴极结构(7)通过绝缘底座(1)安装在管筒(6)内，其特征是，所述管筒(6)内设有与阴极结构(7)配合的阳极结构(5)；

所述管筒(6)外壁设有至少一对可通过驱动装置驱使后沿管筒(6)圆周方向转动的永磁铁(9)；

每一对所述永磁铁(9)沿管筒(6)的直径方向分布，且位于阳极结构(5)远离阴极结构(7)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述阳极结构(5)为透射式阳极。

3.根据权利要求1所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述阴极结构(7)包括阴极头(3)和阴极灯丝(10)；

所述阴极头(3)朝向阳极结构(5)的一端设有阴极槽(4)；

所述阴极灯丝(10)位于阴极槽(4)内，且阴极灯的连接点穿过阴极头(3)后与绝缘底座(1)内的电极(2)连接。

4.根据权利要求3所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述阴极灯丝(10)呈环状结构。

5.根据权利要求3所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述阴极灯丝(10)呈螺旋状结构。

6.根据权利要求3所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述阴极灯丝(10)为钨丝。

7.根据权利要求1所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述绝缘底座(1)为陶瓷底座。

8.根据权利要求1所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述管筒(6)外壁套设有至少一圈水冷管(8)，水冷管(8)位于电子束流轰击管筒(6)的部位。

9.根据权利要求1所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管，其特征是，所述管筒(6)、绝缘底座(1)、阴极结构(7)和阳极结构(5)均同轴设置。

10.一种辐照加工设备，其特征是，包括至少一个如权利要求1-9中任意一项所述的一种角向均匀的X射线永磁偏转辐照管。

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