JP5225881B2 - X線管およびx線管冷却システム - Google Patents
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Description
、X線管が浸漬された第2液体冷却剤が沸騰する虞や、窓に直接接触する第1液体冷却剤が沸騰する虞がある。これら液体冷却剤の沸騰は、X線が対象標的までの過程で沸騰液体を通過する場合に、X線の有害な減衰を引き起こす虞がある。X線のこの有害な減衰は、得られる標的のX線画像において欠陥を引き起こす虞がある。前記欠陥によって、たとえばX線放射される患部の誤診が生じる虞がある。
液路、第3分割液路、および第4分割液路によって区画形成される第2液路を通って第1入口ポートから第1出口ポートに流通可能である。
まず図1を参照すると、X線管冷却システム100の実施例が開示されている。X線管冷却システム100は、全般的にX線管102、貯蔵器104、および冷却装置106それぞれの実施例を含む。
けられる窓250も含む。
ース134,第2ホース136,第3ホース132,および第4ホース138を通って循環する第1液体冷却剤と、第2液体冷却剤122の両方は、誘電性冷却剤であることが可能であるが、互いに異なる種類の誘電性冷却剤であり得る。非誘電性液体の例には、限定されないが、水、プロピレングリコール、またはそれらの幾つかの組合せが含まれる。誘電性液体の例には、限定されないが、フッ化炭素、シリコン系油、または脱イオン水が含まれる。一実施形態において、第1ホース134,第2ホース136,第3ホース132,および第4ホース138は、約206.84kPa(30psi)のホース圧を維持できるゴムホースであり得るが、他のホース圧を維持できる他の材料のホースを用いることができる。たとえば第3ホース132と第1ホース134は、約155.13kPa(22.5psi)のホース圧を維持でき得るし、第2ホース136と第4ホース138は、約113.76kPa(16.5psi)のホース圧を維持でき得る。一実施形態において、第1ホース134,第2ホース136,第3ホース132,および第4ホース138は、ホース・クランプを用いて対応ポートに取付けられ得るが、任意の他の適切なデバイスまたは取付方法を用いることが可能である。
次に図2Aと図2Bを一緒に参照すると、X線管102の更に別の特徴が開示されている。缶108、シールド構造112、陰極シリンダ114、窓枠200、および窓250は、協同することによって、陰極144と回転陽極146を包囲する真空封入体142のうちの少なくとも一部分を区画形成する。X線管102の作動前に真空封入体142は、真空を生み出すべく排気される。X線管102の作動中、陰極144から放出された電子は、回転陽極146に衝突する。回転陽極146に衝突することによって、電子のうちの一部は、窓250に向かって方向付けられるX線に変換される。窓250は、X線透過性材料で作られているため、これらのX線は、窓250を通って真空封入体142から逃げることができ、対象標的(図示略)に衝突することによって、X線画像(図示略)を生成可能である。従って、窓250は、X線管102が浸漬されている第2液体冷却剤122(図1参照)由来の圧力から、X線管102の真空封入体142の真空をシールする。しかも窓250は、回転陽極146によって生じたX線がX線管102を出て、第2液体冷却剤122を通過し、側壁120における対応窓(図示略)を通って貯蔵器104から出て行けるようにする。
剤(図示略)が液体マニホルド110の第1入口ポート116を通って受容される場合に、第1液体冷却剤は、まず液体マニホルド110、缶108、およびシールド構造112によって協同的に区画形成される第1分割液路148内に流れる。第1分割液路148は、全般的にシールド構造112の周囲に放射状に延びる。次に図2D〜図2Fを参照すると、第1分割液路148から第1液体冷却剤は、缶108と窓枠200によって協同的に区画形成される第2分割液路150内か、缶108とシールド構造112によって協同的に区画形成される第3分割液路152内の何れかに流込むことが可能である。
却剤は第2液路162を通って流通可能である。第1液路160または第2液路162を通って流れる第1液体冷却剤の相対的割合は、一方ではシールド構造112、他方では窓枠200と窓250の各々の熱を消散させる必要性に依存して、X線管102の設計中に調整可能である。たとえばX線開口202が相対的に大きい場合、窓250の熱を消散させる必要性は、X線開口202が比較的小さな場合よりも大きくなり得る。
次に図3A〜図3Fを参照すると、窓枠200と窓250の更に別の特徴が、開示される。図3Aにおいて開示されるように、窓枠200の外周は、全般的に長方形に形成されるが、前記外周は、別に他の様々な形状であり得る。一実施形態において、窓枠200は、約5.21mm(0.205インチ)の厚さであるが、窓枠200は、別に約5.21mm(0.205インチ)の厚さよりも大きいか、または小さくあり得る。窓枠200は、限定されないが、銅または銅合金を含む種々の材料から形成され得る。
Claims (20)
- ハウジング、窓枠、および窓を備えるX線管であって、
前記ハウジングは、電子が陰極から陽極まで通過できる間隙である電子間隙を備え、前記ハウジングは第1入口ポートと第1出口ポートを区画形成し、
前記窓枠は前記ハウジングに取付けられ、前記窓枠は、X線が通過できる開口であるX線開口を区画形成し、
前記窓は、前記X線開口を覆うように前記窓枠に取付けられ、
前記ハウジングと前記窓枠は、第1液体冷却剤が第1液路と第2液路の両方を通過して前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流通するように構成され、
前記第2液路は、前記ハウジングと前記電子間隙とによって少なくとも部分的に区画形成され、前記第2液路は、前記電子間隙の周囲の少なくとも一部に配置され、
前記第1液路は、前記ハウジングと前記窓枠によって協同して区画形成され、前記X線開口を通過するX線が前記第1液路を通過しないように前記第1液路は前記X線開口の少なくとも一部分の周囲に配置される
ことを特徴とする、X線管。 - 前記窓枠は、銅を含む、
請求項1記載のX線管。 - 前記第1液路と前記第2液路は、前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流れる場合に、圧力勾配が存在するようなサイズと構成にされる、
請求項1記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液路と前記第2液路は、
前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートと前記第1出口ポートの間を流れる場合に、
80%〜99%の前記第1液体冷却剤が前記第1液路を通って流れ、
1%〜20%の前記第1液体冷却剤が前記第2液路を通って流れるようなサイズと構成にされる、
請求項1記載のX線管冷却システム。 - 請求項1記載のX線管を冷却するX線管冷却システムであって、前記X線管冷却システムは、
第2液体冷却剤を保持するように構成される貯蔵器であって、前記貯蔵器は、第2入口ポートと第2出口ポートを区画形成することと、
前記X線管は、前記貯蔵器内に設置され、前記第2液体冷却剤によって包囲されるように構成されることと、
前記第1入口ポートに前記第2入口ポートを連結する第1ホースと、
前記第1出口ポートに前記第2出口ポートを連結する第2ホースと
を備える、X線管冷却システム。 - 前記X線管冷却システムは更に、
前記貯蔵器の外部に設置される冷却装置であって、前記冷却装置は第3入口ポートと第3出口ポートを区画形成し、前記冷却装置は、前記第1液体冷却剤を冷却すると共に、前記第1液体冷却剤を前記第3入口ポートから前記第3出口ポートに循環させるように構成されることと、
前記第2入口ポートに前記第3出口ポートを連結する第3ホースと、
前記第2出口ポートに前記第3入口ポートを連結する第4ホースと
を備える、
請求項5記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液路と前記第2液路は、前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流れる場合に、圧力勾配が存在するようなサイズと構成にされる、
請求項6記載のX線管冷却システム。 - 前記第1入口ポートと前記第1出口ポートの間の圧力勾配は、41.369kPa(6psi)である、
請求項7記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液路と前記第2液路は、15.899リットル(4.2ガロン)/分の前記第1液体冷却剤が、前記第1入口ポートと前記第1出口ポートの間を流れることができるサイズと構成にされる、
請求項6記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液路と前記第2液路は、前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートと前記第1出口ポートの間を流れる場合に、
90%〜98%の前記第1液体冷却剤が前記第1液路を通って流れ、
2%〜10%の前記第1液体冷却剤は前記第2液路を通って流れるサイズと構成にされる、
請求項6記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液体冷却剤は非誘電性液体を含み、
前記第2液体冷却剤は誘電性液体を含む、
請求項6記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液体冷却剤は誘電性液体を含み、
前記第2液体冷却剤は誘電性液体を含む、
請求項6記載のX線管冷却システム。 - X線管であって、前記X線管は、
第1入口ポートと第1出口ポートを区画形成するハウジングであって、前記ハウジング
は電子が陰極から陽極まで通過できる間隙である電子間隙を区画形成するシールド構造を備えることと、
前記ハウジングに取付けられる窓枠であって、前記窓枠は、X線が通過できる開口であるX線開口を区画形成することと、
前記X線開口を覆うように前記窓枠に取付けられる窓と、
前記ハウジングと前記シールド構造によって少なくとも部分的に協同して区画形成される第1分割液路、第3分割液路、および第4分割液路と、
前記ハウジングと前記窓枠によって協同して区画形成される第2分割液路であって、前記X線開口を通過するX線が前記第2分割液路を通過しないように前記第2分割液路は、前記X線開口の少なくとも一部分の周囲に配置されることと
を備え、
第1部分の第1液体冷却剤は、前記第3分割液路を通って流れることなく、前記第1分割液路、前記第2分割液路、および前記第4分割液路によって区画形成される第1液路を通って前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流通可能であり、
第2部分の第1液体冷却剤は、前記第2分割液路を通って流れることなく、前記第1分割液路、前記第3分割液路、および前記第4分割液路によって区画形成される第2液路を通って前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流通可能である、X線管。 - 請求項13記載のX線管を冷却するX線管冷却システムであって、前記X線管冷却システムは、
第2液体冷却剤を保持するように構成される貯蔵器であって、前記貯蔵器は、第2入口ポートと第2出口ポートを区画形成することと、
前記X線管は、前記貯蔵器内に設置され、前記第2液体冷却剤によって包囲されるように構成されることと、
前記第1入口ポートに前記第2入口ポートを連結する第1ホースと、
前記第1出口ポートに前記第2出口ポートを連結する第2ホースと、
前記貯蔵器の外部に設置される冷却装置であって、前記冷却装置は第3入口ポートと第3出口ポートを区画形成し、前記冷却装置は、前記第1液体冷却剤を冷却すると共に、前記第3入口ポートから前記第3出口ポートに前記第1液体冷却剤を循環させるように構成されることと、
前記第3出口ポートを前記第2入口ポートに連結する第3ホースと、
前記第3入口ポートを前記第2出口ポートに連結する第4ホースと
を備える、X線管冷却システム。 - 前記第1液路と第2液路は、前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流れる場合に、圧力勾配が存在するようなサイズと構成にされる、
請求項14記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液路と前記第2液路は、
前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートと前記第1出口ポートの間を流れる場合に、
93%〜98%の前記第1液体冷却剤は前記第1液路を通って流れ、
2%〜7%の前記第1液体冷却剤は前記第2液路を通って流れるようなサイズと構成にされる、
請求項14記載のX線管冷却システム。 - X線管であって、前記X線管は、
缶と、
前記缶に取付けられる液体マニホルドであって、前記液体マニホルドは第1入口ポートと第1出口ポートを区画形成することと、
前記缶に取付けられるシールド構造であって、前記シールド構造は、電子が電子源から
標的陽極に向かって通過できるようにする間隙である電子間隙を区画形成することと、
前記缶に取付けられる窓枠であって、前記窓枠は、X線が通過できる開口であるX線開口を区画形成することと、
前記X線開口を覆うように前記窓枠に取付けられる窓と、
前記液体マニホルド、前記缶、および前記シールド構造によって協同して区画形成される第1分割液路と、
前記缶と前記窓枠によって協同して区画形成される第2分割液路であって、前記X線開口を通過するX線が前記第2分割液路を通過しないように前記第2分割液路は前記X線開口の少なくとも一部分の周囲に配置されることと、
前記缶と前記シールド構造によって協同して区画形成される第3分割液路と、
前記缶、前記シールド構造、および前記液体マニホルドによって協同して区画形成される第4分割液路と
を備え、
第1部分の第1液体冷却剤は、前記第3分割液路を通って流れることなく、前記第1分割液路、前記第2分割液路、および前記第4分割液路によって区画形成される第1液路を通って前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流通可能であり、
第2部分の前記第1液体冷却剤は、前記第2分割液路を通って流れることなく、前記第1分割液路、前記第3分割液路、および前記第4分割液路によって区画形成される第2液路を通って前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流通可能である、X線管。 - 請求項17記載のX線管を冷却するX線管冷却システムであって、前記X線管冷却システムは、
第2液体を保持するように構成される貯蔵器であって、前記貯蔵器は第2入口ポートと第2出口ポートを区画形成することと、
前記X線管は、前記貯蔵器内に設置され、前記第2液体によって包囲されるように構成されることと、
前記第1入口ポートに前記第2入口ポートを連結する第1ホースと、
前記第1出口ポートに前記第2出口ポートを連結する第2ホースと、
前記貯蔵器の外部に設置される冷却装置であって、前記冷却装置は第3入口ポートと第3出口ポートを区画形成し、前記冷却装置は、第1液体冷却剤を冷却すると共に、前記第3入口ポートから前記第3出口ポートに前記第1液体冷却剤を循環させるように構成されることと、
前記第3出口ポートを前記第2入口ポートに連結する第3ホースと、
前記第3入口ポートを前記第2出口ポートに連結する第4ホースと
を備える、X線管冷却システム。 - 前記第1液路と前記第2液路は、前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートから前記第1出口ポートに流れる場合に、圧力勾配が存在するようなサイズと構成にされる、
請求項18記載のX線管冷却システム。 - 前記第1液路と前記第2液路は、
前記第1液体冷却剤が前記第1入口ポートと前記第1出口ポートの間を流れる場合に、
94%〜97%の前記第1液体冷却剤は前記第1液路を通って流れ、
3%〜6%の前記第1液体冷却剤は前記第2液路を通って流れるようなサイズと構成にされる、
請求項18記載のX線管冷却システム。
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