用于X射线管的冷却的固定阳极制造技术

一种具有阳极(30)的X射线管(10)，其包括至少一个具有前壁的杆状主体，该前壁在其前侧具有用作电子束(27)目标的目标区域(32)，如果阳极(30)具有延伸到该前壁的至少一个空腔，该空腔具有一层至少一种无机盐的涂层(50)，则该射线管允许高强度的X射线辐射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于X射线管的冷却的固定阳极以及X射线管。
技术介绍
X射线管在医疗成像中相当重要，特别是作为CT-扫描器的X射线源。当然，X射线管在其它
也同样重要，所述其它
例如，仅举几例，晶体结构的测定(参见，例如Ashcroft Mermin的固态物理学，桑德斯大学出版社，第6章)，或已由海关普遍使用的快速、可靠的射线照相术。这些应用需要高的辐射功率，以获得关于需要经历基于X射线的分析的目标的详细信息。简要地讲，X射线由预先加速的电子的急剧减速而产生。为此，X射线管包括一个通常为螺旋丝形式的阴极。通过对于该丝施加电流，该丝被加热以诱导电子的热发射。电子被阳极吸收。阳极和阴极之间的电压通常在几千伏的数量级，例如，25-150kV，有时甚至高达200kV或更高。因此，电子被朝向阳极加速高达几千电子伏，直到它们由于与阳极原子的非弹性散射而减速。由于能量守恒，部分电子动能被释放为声子，例如具有连续能量光谱的X射线。X射线的发射也被称为轫致辐射。通常，在X射线管的辐射光谱中观察到一些峰。这些峰是由于于原子的被激发的电子的再结合。遗憾的是，入射到阳极的电子的高动能不仅被转换成短波长的辐射，也被转化成热量。提供给X射线管的电能通常仅有百分之几被换成X射线，剩余的能量都被转换成热量。X射线管(特别是阳极)的有效冷却，对于获得高的X射线强度是至关重要的。US 6,807,382 B2公开了一种X射线管。该X射线管照例具有一个被抽真空的腔室。该腔室中具有一个用于电极热发射的阴极以及一个作为电子目标的钨合金阳极。阳极是盘形的，具有环形外围区域，电子聚焦于其上。该盘安装在马达的转子轴上，从而在操作中电子束的聚焦点位置在该外围区域形成一个环形的聚焦轨迹。作为散热片的石墨背板连接到阳极盘的后侧。热量从阳极通过热管传递到其背板。简单来说，热管是抽空的圆柱形金属壳，其部分地充注有工作流体，例如钠、锂、锌等，即，在阳极的操作条件下的流体。每个金属壳内有一个毛细管吸液芯，其被一个管包围。吸液芯用于将流体输送到聚焦轨迹附近的壳的蒸发端。因此，由冲击聚焦轨迹的电子所产生的热量将该流体蒸发。蒸发的流体(现在为气体状态)在壳的另一端凝结，从而将热量从聚焦轨迹紧后面的区域朝向背板输送。
技术实现思路
本专利技术基于以下观察，即：用于冷却阳极的传热机构是复杂而又昂贵的。本专利技术所要解决的问题是提供一种简单、并因此较为便宜的传热机构，用于对X射线管的阳极进行冷却。该问题通过由权利要求1所限定的用于X射线管的阳极而得以解决。从属权利要求涉及本专利技术的一些改进。该问题通过提供一个用于X射线管的阳极而得以解决。该阳极可包括杆和/或与杆类似，如圆形杆。在阳极的前表面可有一个目标区域，如由钨或钨合金构成的入口或层。入口或层可以附着在杆的前壁的前面。至少该前壁可由钼合金制成。优选地，阳极具有至少一个空腔。阳极内表面的至少一部分可被至少一种无机盐或各无机盐的组合物涂覆，如下文将详细描述的那样。此外，也可以说该空腔的至少一部分由至少一种无机盐涂覆。该无机盐(一种或更多种)或组合物分别在阳极的内表面上形成具有优良导热性能的涂层。这允许一种从目标表面区域到一些冷却装置的有效且简单的热传递。优选地，该空腔可以被抽真空。优选地，该空腔从阳极前壁的后侧(亦即，与目标区域相对的区域)延伸到阳极的后壁。通过电子撞击阳极而在目标区域后面的材料中所产生的热量主要是基于与阳极的原子的电子库仑相互作用。由于优选被涂覆的空腔延伸到前壁的后侧，亦即，与目标区域相对的一个区域，热量可从其产生位置传导至一些冷却设备，例如散热器。该空腔可具有圆柱形凹槽的形式，同轴地与阳极的纵轴对齐。可通过将无机盐(一种或更多种)(或组合物)溶液充注到空腔中而进行涂覆，并随后移除溶剂从而施加涂层。这个过程可重复多次。该溶剂可以是水，其可通过例如加热所述阳极和/或减小空腔中的压力而很容易地被移除。在一个优选实施方案中，该阳极优选包括至少由钼合金制成的部分，因为这增强了热耗散以及阳极的耐久性。涂层可优选包含无机氧化物。用于涂覆空腔的溶液可包括以下组分的组合物：过氧化钠2.705％氧化钠2.505％硅1.6％三氧化二硼0.505％钛0.405％氧化铜0.405％氧化钴0.255％氧化铍0.255％水，蒸馏级传导率或类似纯度89.256％三氧化二铑1.6％四氧化三锰0.255％碳酸锶0.255％约10％的组合物变化是可以接受的。该组合物仅是一种可能的组合物。更多组合物的例子例如在美国专利No.6132823、6911231、6916430、6811720以及美国公开文本No.2005/0056807中说明，其全部公开内容通过参引而并入此处。通过施加这种组合物到空腔所形成的涂层作为导热材料，为通过撞击电子所产生的热量提供至少一种近乎完美的均匀分布。如上述参考文献所建议的，该空腔也可以被抽真空。该导热材料是无机物材料，其是氧化物和一种或更多种纯元素(尤其是钛和硅)的组合。当然，阳极可至少部分地包括在X射线管的真空腔室中。这种X射线管可包括至少一个用于发射电子的阴极。该阴极可以是例如一些被配置用于施加电流的钨丝。此外，X射线管可包括用于将电子聚焦到阳极的目标区域的装置以及优选用于支承该阳极的装置。阳极和阴极至少部分被封闭在已抽真空的腔室中。由阴极发射的电子束应优选聚焦到目标区域的一些点上。该腔室可由壳包围，从而在该腔室和该壳之间形成空间。冷却剂可在该空间内循环。适合的装置是本领域技术人员熟知的。更优选地，冷却剂在散热器、或者其它一些冷却装置和该空间之间循环。本专利技术的阳极和X射线管使得目标区域能够获得更好的冷却。由于这增强了的冷却，因而无需现有技术中所描述的旋转阳极，但仍然至少可得到类似的X射线强度。因此，阳极可被安装在相对于阴极的固定位置，解决了大量的技术难题，因为冷却并同时在已抽真空的腔室内转动阳极是相当复杂的(因而是昂贵的)。附图说明以下将通过举例的方式，结合参考附图的实施方式的例子描述本发明，并非对专利技术的总体构思加以约束。图1示出了简化的X射线管的横截面。具体实施方式图1中的X射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于X射线管(10)的阳极(30)，该阳极(30)包括至少一个杆状主体，该主体具有具有前壁，该前壁在其前侧具有用作电子束(27)目标的目标区域(32)，其特征在于：该阳极(30)具有延伸到前壁的至少一个空腔，该空腔具有由至少一种无机盐形成的涂层(50)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于X射线管(10)的阳极(30)，该阳极(30)包括至
少一个杆状主体，该主体具有具有前壁，该前壁在其前侧具有用作电子
束(27)目标的目标区域(32)，
其特征在于：
该阳极(30)具有延伸到前壁的至少一个空腔，该空腔具有由至少
一种无机盐形成的涂层(50)。
2.如权利要求1的阳极(30)，
其特征在于：
该空腔(35)包括从阳极(30)的后壁(38)延伸到前壁(37)的
至少一个凹部。
3.如前述权利要求中的至少一项所述的阳极(30)，
其特征在于：
所述前壁(37)的至少部分是钼合金。
4.如前述权利要求中的至少一项所述的阳极(30)，
其特征在于：
涂层(50)包括由过氧化钠、氧化钠、硅、三氧化二硼、钛、氧化
铜、氧化钴、...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·陈，
申请(专利权)人：量子技术德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE