CN219644172U - 一种x射线源 - Google Patents

Abstract

一种X射线源，包括X射线管和将X射线管耦合到电源的电连接，其特征在于，电连接包括：导电层邻接管状绝缘的内表面；导电层和管状绝缘内部的两根电线；两根电线相互电绝缘，并跨X射线管的电子发射器电耦合；导电层具有靠近X射线管的终端，和管状绝缘具有靠近X射线管的终端；两根电线延伸超出导电层的终端，并超出管状绝缘的终端；环绕两根电线的金属管，金属管具有离X射线管较远的远端和离X射线管较近的近端；金属管的远端位于导电层与两根电线之间，远端被导电层环绕；和金属管的近端比导电层的终端更靠近X射线管；金属管的近端比管状绝缘的终端更靠近X射线管；和金属管的近端不接触导电层，及不被导电层环绕。

Description

一种X射线源

技术领域

本申请涉及X射线源。

背景技术

X射线有许多用途，包括成像、X射线荧光分析、X射线衍射分析和静电耗散。

高压电源可以提供大电压，例如几万伏。X射线源可以使用高压电源。

在X射线管中，加热的灯丝可以在大电压下将电子发射到阳极处的靶子。靶子可以响应来自阴极的撞击电子而产生X射线。

实用新型内容

将X射线管耦合到电源的电连接可以包括位于导电层和管状绝缘内的两根电线。两根电线可以彼此电绝缘并且跨X射线管的电子发射器电耦合。导电层和管状绝缘可以具有靠近X射线管的终端。两根电线可以延伸超出导电层的终端并且超出管状绝缘的终端。金属管可以环绕两根电线。金属管可以具有远离X射线管的远端和更靠近X射线管的近端。金属管的远端可以位于导电层和两根电线之间。远端可以被导电层环绕。金属管的近端可以比导电层和管状绝缘的终端更靠近X射线管。金属管的近端可以与导电层分离。

本实用新型的一方面提供一种X射线源，包括X射线管和将所述X射线管耦合到电源的电连接，其特征在于，所述电连接包括：导电层邻接管状绝缘的内表面；所述导电层和所述管状绝缘内部的两根电线；所述两根电线相互电绝缘，并跨所述X射线管的电子发射器电耦合；所述导电层具有靠近所述X射线管的终端，和所述管状绝缘具有靠近所述X射线管的终端；所述两根电线延伸超出所述导电层的所述终端，并超出所述管状绝缘的所述终端；环绕所述两根电线的金属管，所述金属管具有离所述X射线管较远的远端和离所述X射线管较近的近端；所述金属管的所述远端位于所述导电层与所述两根电线之间，所述远端被所述导电层环绕；和所述金属管的所述近端比所述导电层的所述终端更靠近所述X射线管；所述金属管的所述近端比所述管状绝缘的所述终端更靠近所述X射线管；和所述金属管的所述近端不接触所述导电层，及不被所述导电层环绕。

在一实施例中，所述金属管的所述近端:(a)环绕所述X射线管的阴极；(b)具有凹内侧，其与所述阴极的凸外侧相对并配合；和(c)有多个插槽，该多个插槽允许所述金属管的所述近端膨胀和收缩，以便移除和插入所述X射线管。

优选地，所述插槽平行于所述金属管的纵轴延伸。

进一步优选地，所述的X射线源还包括：固体灌封环绕所述电子发射器和将所述电子发射器与所述X射线管的靶子隔离的电绝缘管，以及所述固体灌封沿其纵轴完全环绕所述金属管；和所述X射线管可以从所述两根电线上断开连接和与所述两根电线重新连接，而不会损坏所述X射线管或所述固体灌封。

有利地，所述的X射线源还包括夹具，所述夹具环绕所述固体灌封和所述电子发射器以及所述固体灌封内的所述金属管。

在一实施例中，所述金属管邻接所述X射线管的阴极；和电流可以从所述两根电线中的一根流到所述金属管，到所述阴极，到达并通过所述电子发射器，然后到所述两根电线中的另一根。

在一实施例中，所述金属管沿其从所述近端到所述远端的整个长度环绕所述两根电线。

在一实施例中，至少5毫米的所述金属管在所述导电层和所述两根电线之间，并且至少5毫米的所述金属管没有被所述导电层环绕，两个距离是平行于所述金属管的纵轴测量的。

在一实施例中，所述的X射线源还包括固体灌封，所述固体灌封环绕所述电子发射器，所述固体灌封环绕将所述电子发射器与所述X射线管的靶子隔离的电绝缘结构，并且所述固体灌封沿其纵轴完全环绕所述金属管。

有利地，所述的X射线源还包括：金属外壳，其环绕所述固体灌封；所述固体灌封邻接所述金属外壳和所述金属管；和所述固体灌封是从所述金属外壳到所述金属管的单一均质材料。

附图说明

图1是具有X射线管29和将X射线管29耦合到电源61的电连接31的X射线源10的横截面侧视图(见图2和6)。电连接31可包括位于导电层24和管状绝缘23内的两根电线18。金属管21可以部分地位于两根电线18和导电层24之间。

图2是类似于X射线源10的X射线源20的横截面侧视图。金属管21可以邻接X射线管29的阴极11。

图3是类似于X射线源10和20的X射线源30的横截面侧视图。在X射线源30中，金属管21的近端21N可以(a)环绕X射线管29的阴极11和(b)具有凹内侧21C(见图4)，其面对阴极11的凸外侧11C(见图4)并与之配合。

图4是X射线源30的横截面侧视图，其中X射线管29从电连接31移除。金属管21的近端21N中的多个插槽41可以允许膨胀和收缩以用于X射线管29的移除和插入。

图5是具有X射线管29和可以将X射线管29耦合到电源61的电连接31的X射线源50的横截面侧视图(见图2和6)。电连接31可以包括金属管21内的两根电线18。金属管的近端21N可以(a)环绕X射线管的阴极，(b)具有面对阴极的凸外侧并与之配合的凹内侧，和(c)具有多个插槽41(见图4)，其允许金属管的近端21N膨胀和收缩以用于X射线管的移除和插入。

图6是说明在X射线管29和电源61之间形成电连接31的方法中的步骤60的横截面侧视图。步骤60可以包括在导电层24内部提供两根电线18。导电层24可以在管状绝缘23的内部。

图7是说明在X射线管29和电源61(见图6)之间形成电连接31的方法中的步骤70的横截面侧视图。步骤70可以在步骤60之后。步骤70可以包括(a)将金属管21放置在两根电线18周围；(b)将金属管21的远端21F插入两根电线18和导电层24之间。

图8是说明在X射线管29和电源61(见图6)之间形成电连接31的方法中的步骤80的横截面侧视图。步骤80可以在步骤60之后。步骤80与步骤70类似，但具有用于可以拆卸X射线管的金属管21，如图3至图5的金属管21。

图9是说明在X射线管29和电源61(见图6)之间形成电连接31的方法中的步骤90的横截面侧视图。步骤90可以在步骤70或步骤80之后。步骤90可以包括将两根电线18电耦合到X射线管29。

图中的附图标记

X射线源10、20、30、50

阴极11

凸外侧11C

电子发射器 11E

阳极 12

靶子 13

电绝缘结构 15

柱 16

连接器 17

电线 18

电绝缘涂层 19

金属管 21

纵轴21A

凹内侧21C

金属管21的远端21F

金属管21的近端21N

焊料 22

管状绝缘 23

管状绝缘23的终端23P

导电层24

导电层24的终端24P

固体灌封 25

夹具 26

绝缘体27

开口28

X射线管29

电连接 31

金属外壳 32

插槽 41

方法步骤60、70、90

电源61

如本文所用，除非另有明确说明，否则术语“导电”和“导体”包括电导体和半导体。

如本文所用，术语“在”，“位…之上”，“位于”，和“位于…上方”意指直接位于或位于其间具有一些其他固体材料的上方。术语“直接位于”和“邻接”意指直接和紧邻的接触。

如本文所用，术语“平行”是指完全平行；在正常制造公差内平行；或几乎完全平行，因此任何与完全平行的偏差对于设备的正常使用都将产生可忽略的影响。

如本文所用，术语“X射线管”不限于管状/圆柱形装置。使用术语“管”是因为这是用于X射线发射设备的标准术语。

具体实施方式

X射线管29可以通过向形成X射线的靶子13发射跨大差分的电子来操作。X射线管29的阴极11和阳极12之间的大电压差以及有时加热的电子发射器11E(例如灯丝)会导致电子从阴极11发射到阳极12处的靶子13。靶子13可以响应来自电子发射器11E的撞击电子而产生X射线。电绝缘结构15可以将阴极与阳极12隔离。电绝缘结构15可以为玻璃或陶瓷圆柱体。本文中的实用新型适用于透射靶阳极和侧窗反射靶X射线管29。

常见的X射线管29故障是高压电源电缆产生的电弧。供电电缆和X射线管之间的连接处的空气可以电离。电离空气可以降低电绝缘性。电离的空气和退化的绝缘可以导致电弧故障。

如本文所述，金属管21可以扩展电线绝缘，以允许更容易地于连接周围插入固体灌封。金属管21可以抚平电场线。金属管21可以形成没有电场梯度的区域，其中空气不会电离。金属管21的使用可以减少X射线管29的电弧故障。金属管21可由金属或任何其他导电材料制成。金属管21可以是刚性的。

金属管21的示例长度包括至少0.5厘米、1厘米或2厘米；及小于或等于3厘米、6厘米或20厘米。金属管21的示例壁厚包括至少0.1毫米、0.5毫米或1毫米；并且小于或等于1毫米、3毫米或6毫米。金属管21的示例材料包括铜或黄铜。

图1至图5中示出了X射线源10、20、30和50，每个都具有X射线管29和电连接31。电连接31可以将X射线管29耦合到电源61(见图2和图6)。电连接31可以包括环绕着两根电线18的金属管21。金属管21可以具有远离X射线管29的远端21F和更近X射线管29的近端21N。

金属管21可以在其远端21F处环绕两根电线。在图1中，金属管21也在其近端21N处环绕两根电线。在图1中，金属管21沿其从近端21N到远端21F的整个长度环绕两根电线18。在图2至5中，金属管21在其近端21N处环绕X射线管29的阴极11。

两根电线18可以彼此电绝缘(例如通过电绝缘涂层19)。两根电线18可以跨电子发射器11E(例如灯丝)电耦合。电子发射器11E可以是阴极11的一部分并且可以具有与阴极11相同的偏置电压。

两根电线18可以通过柱16连接到电子发射器11E，柱16从X射线管29内部的电子发射器11E延伸到X射线管29的外部。电线18中的一根可以通过绝缘体27与阴极11绝缘。两根电线18中的每一根可以通过例如压配合连接器的连接器17连接到其中一根柱16，。在图1中，金属管21不环绕连接器17，金属管21不直接接触阴极11。在图2至图5中，金属管21环绕连接器17并邻接阴极11。

如图1至图4所示，两根电线18可以位于导电层24的内部，导电层24可以在管状绝缘23的内部。导电层24可以邻接管状绝缘23的内表面。

导电层24可以具有管状形状。导电层24可以是金属或半导体。导电层24可以具有金属或半导体的导电性。导电层24可以在管状绝缘23内提供相同电位的区域，从而避免管状绝缘23内的任何滞留空气的电离。

导电层24可以具有靠近X射线管29的终端24P。管状绝缘23可以具有靠近X射线管29的终端23P。两根电线18可以延伸超出终端23P和24P。当添加固体灌封25时，空气很容易被困在终端23P和24P附近。这种空气会电离，从而导致X射线管29失效。金属管21可以解决这个问题。

金属管21可以部分位于两根电线18与导电层24之间。例如，金属管21可以压在两根电线18与导电层24之间至少3毫米、5毫米，或10毫米的距离。金属管21的至少3毫米、5毫米或10毫米可以在导电层24之外(不被导电层24环绕)。这两个距离都是平行于金属管21的纵轴21A测量的。

金属管21可以电耦合到导电层24和到电线18之一。电线之一可以没有电绝缘涂层19并且可以接触金属管21、导电层24或两者。如果需要，可以通过焊料22将该电线18或其连接器17结合到金属管21。金属管21与导电层24可以彼此邻接。因此，从电源61，通过导电层24的内部，然后到并通过金属管21，再到金属管21的近端21N，可以存在相同电位的连续区域。这可以防止该区域的空气电离。

固体灌封25相对容易粘附在金属管21的近端21N中和金属管21的近端21N的周围，因为管是金属的和刚性的，并且可以具有相对较宽的开口。固体灌封25可以延伸到金属管21内部的一部分，如图1所示。虽然金属管21内部更深处可能有空气，但由于金属管21的内部保持在相同的电位，该空气不会电离。

如图1至5所示，固体灌封25可以至少部分地包围电连接31和X射线管29。固体灌封25可以是电绝缘的。固体灌封25可以环绕电子发射器11E、电绝缘结构15和金属管21。固体灌封25可以沿着金属管21的纵轴21A完全环绕金属管21。灌封25可以通过金属管21的近端21N处的开口(图1)或通过金属管21的侧壁中的附加开口28(图2-5)进入金属管21。

在图1中还示出，金属外壳32可以环绕或包围固体灌封25。金属外壳32可以处于地电位。固体灌封25可以邻接金属外壳32和金属管21。固体灌封25可以是从金属外壳32到金属管21的单一的、均质的材料。

固体灌封25可以邻接连接器17(用于将电线18耦合到柱16)。固体灌封25可以环绕连接器17。固体灌封25可以邻接连接器17的整个外表面。

如图2中的X射线源20所示，金属管21可以邻接阴极11。金属管21可以环绕并邻接阴极11的环形部分。两根电线18中的一根可以电耦合到导电层24，金属管21，或两者。电流可以从两根电线18中的一根流向并通过金属管21流向阴极11。然后电流可以从阴极11流向并通过电子发射器11E，然后流向两根电线18中的另一根。

X射线源30具有可拆卸的X射线管29，如图3和4所示。金属管21的近端21N可以环绕阴极11。金属管21的近端21N可以具有与阴极11的凸外侧11C面对并与之配合的凹内侧21C。金属管21的近端21N处的多个插槽41可以允许金属管21的近端21N的膨胀和收缩以用于X射线管29的移除和插入。这种设计与柔性灌封(例如Dow Sylgard(陶式硅酮树酯)170)相结合可以允许X射线管29的移除和插入。因此，X射线管29可以从两根电线18断开连接和与两根电线重新连接，而不会损坏X射线管29或固体灌封25。腔壁上的真空润滑脂可以更容易地移除和插入X射线管29。

夹具26可以在固体灌封25和金属管21之间提供更紧密的结合。夹具26可以环绕固体灌封25、电子发射器11E和金属管21。可以在移除X射线管29之前移除夹具26。在插入新的X射线管29之后，可以应用新的夹具26。可以使用热缩夹具26。示例夹具26是McMaster Carr(麦克马斯特卡尔)5470K21。这可以使用McMaster Carr移除工具5470K42移除。

图5中示出了具有可拆卸X射线管29的另一X射线源50。X射线源50类似于X射线源30，除了X射线源50缺少管状绝缘23和导电层24。

两根电线18可以通过分别包裹每根电线18的电绝缘涂层19而彼此电绝缘。灌封25和绝缘涂层19可以使电线18与地电压绝缘。

在X射线管29和电源61之间形成电连接31的方法可以包括以下步骤中的一些或全部。这些步骤可以按以下顺序或指定的其他顺序执行。电连接31和X射线管29可以具有如上所述的特性。以下方法中对电连接31的特性的任何附加描述都适用于如上所述的电连接31。

步骤60(图6)可以包括在导电层24内部提供两根电线18，其中导电层24在管状绝缘23内部。

步骤70(图7和8)可以包括(a)将金属管21放置在两根电线18周围，然后(b)将金属管21的远端21F插入两根电线18和导电层24之间。金属管21可以沿着金属管21的长度从金属管21的近端21N到远端21F放置在两根电线18周围。金属管21的近端21N可以延伸超出导电层24的终端24P。金属管21的近端21N可以避免接触导电层24和/或被导电层24环绕。

步骤70可以包括在将金属管21的远端21F插入两根电线18和导电层24之间之前用溶剂软化管状绝缘23。溶剂可以包括庚烷。软化过程的示例持续时间为至少20分钟且不超过4小时。

然后步骤70可以包括烘烤电连接31和X射线管29，以从管状绝缘23去除溶剂。例如，烘烤可以具有至少两小时且不超过三十小时的持续时间。示例烘烤温度包括至少50℃且不高于150℃。

步骤90(图9)可以包括将两根电线18电耦合到X射线管29。

可以在步骤90之后的该方法的另一步骤可以包括在电连接31周围形成液体灌封。液体灌封可以(a)环绕电子发射器11E、(b)环绕电绝缘结构15，以及(c)沿其纵轴21A完全环绕金属管21。该步骤还可以包括将液体灌封25固化成固体灌封25。参见图1-5。

在固化之后，该方法的另一步骤可以施加夹具26，该夹具26环绕固体灌封25和固体灌封25内的金属管21。可以使用热缩夹具26。示例夹具26是McMaster Carr5470K21。参见图3和图5。

该方法还可以包括以下一项或多项：(a)切割并移除夹具26，(b)移除X射线管29，(c)插入另一X射线管29，然后(d)施加另一夹具26。该方法还可以包括以下中的一项或多项：(a)切割并移除夹具26，(b)移除X射线管29，(c)通过如本文所述的电连接31将X射线管29电耦合到不同的电源61，然后(d)施加另一夹具26。参见图3至图5。

可以使用McMaster Carr移除工具5470K42移除夹具26。移除X射线管29可以包括将其从两根电线18、金属管21、导电层24、管状绝缘23和固体灌封25移除,而不会损坏固体灌封25。

Claims (10)

1.一种X射线源，包括X射线管和将所述X射线管耦合到电源的电连接，其特征在于，所述电连接包括：

导电层邻接管状绝缘的内表面；

所述导电层和所述管状绝缘内部的两根电线；

所述两根电线相互电绝缘，并跨所述X射线管的电子发射器电耦合；

所述导电层具有靠近所述X射线管的终端，和所述管状绝缘具有靠近所述X射线管的终端；

所述两根电线延伸超出所述导电层的所述终端，并超出所述管状绝缘的所述终端；

环绕所述两根电线的金属管，所述金属管具有离所述X射线管较远的远端和离所述X射线管较近的近端；

所述金属管的所述远端位于所述导电层与所述两根电线之间，所述远端被所述导电层环绕；和

所述金属管的所述近端比所述导电层的所述终端更靠近所述X射线管；

所述金属管的所述近端比所述管状绝缘的所述终端更靠近所述X射线管；和

所述金属管的所述近端不接触所述导电层，及不被所述导电层环绕。

2.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于，所述金属管的所述近端:

a)环绕所述X射线管的阴极；

b)具有凹内侧，其与所述阴极的凸外侧相对并配合；和

c)有多个插槽，该多个插槽允许所述金属管的所述近端膨胀和收缩，以便移除和插入所述X射线管。

3.根据权利要求2所述的X射线源，其特征在于，所述插槽平行于所述金属管的纵轴延伸。

4.根据权利要求2所述的X射线源，其特征在于，所述X射线源还包括：

固体灌封环绕所述电子发射器和将所述电子发射器与所述X射线管的靶子隔离的电绝缘管，以及所述固体灌封沿其纵轴完全环绕所述金属管；和

所述X射线管可以从所述两根电线上断开连接和与所述两根电线重新连接，而不会损坏所述X射线管或所述固体灌封。

5.根据权利要求4所述的X射线源，其特征在于，所述X射线源还包括夹具，所述夹具环绕所述固体灌封和所述电子发射器以及所述固体灌封内的所述金属管。

6.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于，所述金属管邻接所述X射线管的阴极；和电流可以从所述两根电线中的一根流到所述金属管，到所述阴极，到达并通过所述电子发射器，然后到所述两根电线中的另一根。

7.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于，所述金属管沿其从所述近端到所述远端的整个长度环绕所述两根电线。

8.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于，至少5毫米的所述金属管在所述导电层和所述两根电线之间，并且至少5毫米的所述金属管没有被所述导电层环绕，两个距离是平行于所述金属管的纵轴测量的。

9.根据权利要求1所述的X射线源，其特征在于，所述X射线源还包括固体灌封，所述固体灌封环绕所述电子发射器，所述固体灌封环绕将所述电子发射器与所述X射线管的靶子隔离的电绝缘结构，并且所述固体灌封沿其纵轴完全环绕所述金属管。

10.根据权利要求9所述的X射线源，其特征在于，所述X射线源还包括：金属外壳，其环绕所述固体灌封；

所述固体灌封邻接所述金属外壳和所述金属管；和所述固体灌封是从所述金属外壳到所述金属管的单一均质材料。