CN2299374Y

CN2299374Y - X射线辐照机

Info

Publication number: CN2299374Y
Application number: CN 97233114
Authority: CN
Inventors: 王涤海; 杨文斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2007-05-21

Abstract

本实用新型公开了一种X射线辐照机,它包括X射线管、高压发生器、冷却系统和控制系统。X射线管采用大倾斜角、大灯丝,使用单层金属外壳的X射线管管头,设置了由外壳和内衬铅板构成的辐照室。本实用新型将X射线用于辐照加工,可广泛应用于灭菌消毒、防霉防蛀、植物诱变、高分子改性等作业。具有易于防护、无污染、低能耗、低造价、使用维修方便的特点。

Description

X射线辐照机

本实用新型属于机械制造技术领域，具体涉及一种X射线机。

很长时间以来，X射线仪器就应用在医疗透视、照像和工业探伤方面，被用来检查、测定人体及材料设备内部的病变或缺陷。这些X射线仪器由X射线管、高压发生器、冷却系统、控制系统和连接电缆组成。X射线管是X射线仪器的核心部件，由它产生X射线，它由高真空的管壳内封装阳极和阴极构成，阴极有灯丝、阴极头和阴极罩，阳极有阳极体、阳极靶和阳极罩。高压发生器为X射线管提供加速电压——阳极与阴极间的电位差和X射线管的灯丝电压；冷却系统是为了散发、降低X射线仪器产生的热量而设置；控制系统是X射线仪器各部分工作状态的调整中心。X射线仪器的工作原理是：当给X射线管的灯丝通以电流，使其加热到白炽状态时，灯丝表面就发射出电子，与此同时，给X射线管两端加上电压(阳极为正、阴极为负)，使X射线管内形成强电场，它就会迫使灯丝表面及其附近的电子飞出阴极，并以极大的加速度射向阳极，当其碰撞到阳极靶时，电子被突然阻止运动而失去它的动能，其中绝大部分动能转变为热量，而小部分动能转变为X射线。X射线具有较高的穿透能力——这一特点使它用于在医疗上透视、照像和工业探伤；此外，X射线还具有高能电离辐射作用，它与物质作用产生大量次级带电粒子，而使物质的原子电离，引起一系列物理、化学变化，产生强烈的生物学效应。它的杀菌能力是紫外线的二千多倍。X射线的这些特点还没有被人们广泛利用，服务于社会。迄今为止，人们仅仅围绕在透视、照像探伤方面使用X射线，所以，现有的X射线仪器都依据这一应用特点而设计、制造。为了获得透视、照像的高清晰度，都尽量追求小焦点，现有X射线仪器的焦点面在0.1--2.5mm²内，这样，就须限制阳极靶的倾斜角，即阳极靶靶面与电子流束的垂直面之间的夹角，现有X射线仪器的阳极靶倾斜角都小于16°。同时，要限制阴极灯丝的尺寸，现有X射线管阴极灯丝的几何尺寸都在5-10mm之内。另外，限于检查和探伤的使用目的，机器的功率都不大，管电压、管电流也相对较低。为了减少散射，用铅板等遮蔽遮盖不要求透照的区域，吸收来自周围物质的散射线。总之，现有X射线仪器都尽量减少仪器的辐照区域和散射作用。截至目前为止，还没有人将X射线用于辐照加工，更没有专门用于辐照加工的X射线机。在辐照加工方面，人们采用放射性同位素钴-60、铯-137等产生的γ射线和电子加速器在食品保鲜、杀菌消毒等方面做了许多试验和应用。用得最多的是钴-60γ射线源，其投资较大，建造一座钴-60γ射线源场，约耗资几千万元。特别是γ射线源24小时一直不停地向四面八方发射，夜以继日地发生放射性衰变。所以，不管使用与否，γ射线源的可使用时间都在不断减少，它的利用率低。γ射线源的放射性衰变，不受人为因素的控制，其放射性活度随着时间不停地减少，即γ射线的强度是不断变化的。所以即使辐照同一种物质，如果相隔了一段时间，也必须重新选取辐照时间。

本实用新型的目的是提供一种X射线辐照机，以将X射线应用于辐照加工，使其成为放射性同位素辐射源的重要补充。

X射线辐照机就是产生高强X射线的机器，它同医疗和工业控伤用X射线仪器一样，也包括有X射线管、高压发生器、冷却系统和控制系统。它的核心部件X射线管也是在一个高真空的管壳内封装着阴极和阳极，阴极由发射电子的灯丝与聚焦电子的阴极头和阻极罩构成；灯丝被镶嵌在阴极头内；阳极由阳极体、阳极靶和阳极罩构成，阳极靶紧密地镶嵌在阳极体上。由于X射线辐照机不需要照像的高清晰度，它所产生的散射线、中波长(低能量)软射线等均可用于辐照加工，因而它可做成大焦点面、大倾斜角的机器，根据辐照加工的对象不同，其X射线管阳极靶的靶面与电子束垂直方向的夹角可选在16°--45°，阴极灯丝的几何尺寸在5--50mm，焦点面在8-400mm²。X射线辐照机的X射线管的特点为大电压、大电流、大焦点面、大倾斜角(靶)、大功率。根据管电压(30KV至100KV)和管电流(5MA--1000M)的不同组成各种规格型号的X射线辐照机。

X射线辐照机是在辐照加工领域中独具特色的全新的机器，是X射线技术应用的进一步拓展，具有十分显著的效果。

1)X射线辐照机具有易于防护、无污染、无残留物、低能耗、低造价、使用维修方便等特点，应用范围十分广泛。在农业和食品工业中，杀死害虫和灭菌消毒、延缓果实的成熟和抑制块茎的发芽以及蘑菇的开伞、刺激种子和蚕种的生长发育等，特别是对粮食、水果、蔬菜、水产品、畜禽肉及各种食品的杀菌消毒、保质保鲜。在制药和医疗部门，用于医院(特别是传染病医院)手术室、医疗器械及病员、医护人员用品的杀菌消毒，用于中草药、中成药、保健药品和西药等的杀菌，以及生物器官的无菌组织的处理储存等。在材料工业中，合成具有优越性能的高分子材料，改进高分子材料的性能，并赋予原有高分子材料以新的性能。此外，还广泛应用于商品的防霉防蛀、皮革及其制品的防霉，羊毛及其制品的杀虫与消毒，图书文献文物的防霉杀虫、烟草的杀虫灭菌、化妆品的杀菌消毒、钱币和狱室的消毒、饮用水的杀菌消毒，以及对废水、污物的有效处理等。

2)X射线辐照机产生的X射线易于控制，只有在开机、接通电源时才产生X射线，并可根据被辐照物的不同剂量要求调整X射线强度。X射线辐照机的工作寿命是开机时间的累加，能够有效地利用能源。经X射线辐照机辐照的食品无X射线残留，不仅安全卫生，而且不破坏营养。

3)X射线辐照机的制造成本低，基建投资小，能耗低。一台X射线辐照机的造价四十万元左右，而一套巴氏杀菌设备造价为一百伍拾万元；建造一座小型钴-60γ射线辐照场耗资也需一两千万元。一台X射线辐照机年能耗约1--2万元；一套巴氏杀菌设备年耗能约一百二、三十万元；而钴-60γ射线的杀菌的费用更高。

4)用X射线辐照机进行消毒，几乎没有温升(＜2℃)特别适用于传统的加热法进行热处理消毒易降低产品品质的商品。对不适合于加热、熏蒸、湿煮的产品和已包装好的食品杀虫灭菌、检疫十分有效。

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的结构。

图1为工业探伤X射线仪器的结构方框图；

图2为工业探伤X射线仪器的工作原理图；

图3为本实用新型的结构方框图；

图4为本实用新型的总体结构示意图；

图5为本实用新型X射线管结构示意图；

图6为旋转阳极X射线管的结构示意图；

图7为X射线管管头结构示意图；

图8为固定式X射线辐照机加工部分结构示意图；

图9为在线式X射线辐照机加工部分结构示意图。

图2中，30为阴极灯丝，33为阳极靶，6为X射线焦点，7为X射线，20为遮蔽铅板，21为工件缺陷，22为后铅板，23为胶片，24为前铅屏，25为工件，26为光阑，27为滤波片。X射线探伤机追求透视照像的清晰度，故阳极靶33的靶面与阴极灯丝30发出的电子束的垂直面方向之间的夹角α-般小于16°，灯丝30的几何尺寸在5--10mm，X射线的焦点6较小；并设置铅板20、22，铅屏24、光阑26、滤波片27等减少散射线，吸收软射线，并遮蔽不要求透照的区域。

图4中，X射线管管头5通过调整管头的执行机构3安装在辐照室4内，辐照室4具有金属外壳1和内衬铅板2。管头5发出的X射线7对被照物承台9上的被辐照物8进行辐射。本实用新型还包括有控制台41、油箱43、油泵44、油管45、高压发生器46和高压电缆47。为工作方便，高压发生器46、油箱43及油泵44设置在托车42上。

本实用新型的X射线管结构由图5所示，灯丝30镶嵌在阴极头29内，并与引线28连接；阳极罩31在朝向阴极的方向有一小孔，阴极发射的电子从这个小孔进入，撞击阳极靶33。阳极罩31侧面有一个窗口32，阳极靶33产生的X射线就从此窗口32辐射出来。阳极靶33紧密地镶嵌在阳极体34上，与阳极体34有良好的接触。管壳35的作用是用来支持阴、阳两极和保持管内真空度的，管壳35外有连接阳极体34的散热体36。X射线辐照机的X射线管，一切从增加X射线剂量和延长工作时间的角度出发，所以X射线管的结构是大倾斜角、大灯丝、大焦点面，使用大电流和大电压。这是由于电压越高，流向阳极的电子速度越快，单位时间内达到阳极靶的电子数量越多，产生X射线的强度越大，穿透物质的能力越强；管电流越大，单位时间内撞击阳极靶的电子越多，则相应时间内产生的X射线光量子也越多，即X射线的强度越大；电子流撞击阳极靶的焦点面越大，产生X射线的强度越大，散热越好，工作时间越长；阳极靶的倾斜角越大，灯丝尺寸越大，焦点面就越大，倾斜角一般在16-45°，灯丝尺寸在5--50mm，焦点面在8--400mm²。X射线管的管电压在30KV至1000KV，管电流在5MA至1000MA。

图6所示为本实用新型实施方式之一的旋转阳极X射线管，其阳极38为锥状，阴极37与阳极38的锥面相对应，阳极38固定在一个转子40上；X射线管的阳极端设置定子线圈39，定子线圈39与高压是绝缘的。

实际使用中，一般把X射线管安装在一个容器内，该装有X射线管的容器称为管头，管头5内部结构如图7所示。X射线管12装在灌满绝缘冷却液48的管头外壳15内，外壳15上有管头窗口11，两端分别有管接头19和14，内部导管17将冷却液输入X射线管阳极。X射线管12通过阴极座13和阳极座环16固定，并连接高压电缆套18，管头外壳15由单层金属制作。

X射线辐照机除对场地、处所进行辐照加工的情形外，都需要有辐照室，以防止X射线外泄造成伤害。辐照室是对被辐照物进行X射线辐照加工的由金属外壳1和内衬材料2构成的封闭空间，外壳1及内衬2起到屏蔽作用，由对X射线吸收强、密度大的材料制作。

图8所示为本实用新型实施方式之一的固定式X射线辐照机的辐照加工部分。X射线管管头5、被辐照物8、承台9均置于辐照室4内，辐照室4是由外壳1、铅板2作为壳体围成的封闭空间，管头5通过调整管头的执行机构3安装在外壳1上，被加工物8放置在承台9上，接受X射线束7的辐照。

图9为本实用新型另一种实施方式在线式X射线辐照机的辐照加工部分。在辐照室两端的被加工物进出口，有铅胶皮帘10，在辐照室下面，有承载被辐照物的传输装置9。

固定式和在线式X射线辐照机的辐照室内，可以装有二个以上的X射线管管头5。

Claims

1、一种X射线辐照机，包括X射线管、高压发生器、冷却系统和控制系统，它的X射线管是在一个高真空的管壳内封装着阴极和阳极，阴极由灯丝、阴极头和阴极罩构成，灯丝被镶嵌在阴极头内；阳极由阳极体、阳极靶和阳极罩构成，阳极靶紧密地镶嵌在阳极体上；其特征在于阳极靶的靶面与电子束垂直面方向的夹角为16--45°，阴极灯丝的几何尺寸在5--50mm。

2、根据权利要求1所述的X射线辐照机，其特征在于所说的X射线管中的阳极为锥状，阴极与阳极的锥面相对应，阳极固定在一个转子上，X射线管的阳极端设置定子线圈。

3、根据权利要求1或2所述的X射线辐照机，其特征在于将所说的X射线管安装在一个灌满绝缘冷却液的容器内做成X射线管管头，管头的外壳上有窗口，两端有管接头，管头外壳由单层金属制作。

4、根据权利要求1所述的X射线辐照机，其特征在于它还包括一个辐照室，辐照室是由金属外壳和铅板内衬围成的封闭空间，X射线管管头安装在辐照室内。

5、根据权利要求4所述的X射线辐照机，其特征在于X射线管管头是通过执行机构安装在外壳上。

6、根据权利要求4所述的X射线辐照机，其特征在于所说的辐照室两端有进出口，进出口处有铅橡皮帘；辐照室的下面有承载被辐照物的传输装置。

7、根据权利要求4或6所述的X射线辐照机，其特征在于在辐照室中装有二个以上的X射线管管头。