一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管制造技术

一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，属于医用探测及射线计量检测技术领域，包括靶盘石墨、转子铁座、转子铜套、支撑环、转子钼棒、阳极波纹陶瓷和空心轴承。本实用新型专利技术的石墨和支撑环通过高温焊接方式连接，支撑环通过螺钉和转子连接，这样靶盘热量在不考虑辐射时只能通过支撑环将热量传导至转子，轴承不会直接承受靶盘的高温，可有效地提高轴承可靠性；阳极波纹陶瓷结构，增大阳极陶瓷表面积，提高阳极陶瓷的散热能力，转子铜套辐射至阳极陶瓷的热量能够迅速通过阳极波纹陶瓷传导至冷却油中，这样靶盘的热量一部分通过金属壳传导至冷却油中，一部分通过阳极陶瓷传导至冷却油中，这样轴承在工作中只要解决本身的发热即可。

An Anode Corrugated Ceramic Hollow Target Disc X-ray Tube

The utility model relates to a hollow target plate X-ray tube with an anode corrugated ceramic structure, belonging to the technical field of medical detection and radiometric detection, which comprises a target plate graphite, a rotor iron seat, a rotor copper sleeve, a support ring, a rotor molybdenum rod, an anode corrugated ceramic and a hollow bearing. The graphite and the support ring of the utility model are connected by high temperature welding, and the support ring is connected by screw and rotor, so that the heat of the target plate can only be transmitted to the rotor through the support ring without considering radiation, and the bearing will not directly bear the high temperature of the target plate, thus effectively improving the reliability of the bearing; the structure of the anode corrugated ceramics enlarges the surface area of the anode ceramics and enhances the anode ceramics. The heat radiation from the rotor copper sleeve to the anode ceramics can be quickly transmitted to the cooling oil through the anode corrugated ceramics, so that part of the heat of the target plate is transmitted to the cooling oil through the metal shell, and part of the heat is transmitted to the cooling oil through the anode ceramics, so that the bearing can only solve its own heating in the work.

【技术实现步骤摘要】
一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管
本技术属于医用探测及射线计量检测
，具体地，涉及一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管。
技术介绍
X射线管主要用于X射线机、CT机等医疗设备上，在施加外部高压作用下，产生X射线，供医生对患者进行诊断或治疗。X射线管产生X射线的机理大致如下：X射线管的灯丝（阴极）在加热状态下，自由电子逸出灯丝表面，形成电子云。在X射线管阴极、阳极间施加高电压情况下（一般为40~150千伏），灯丝处的电子高速飞向靶盘（阳极），撞击阳极靶盘后产生X射线，并通过射线窗口输出有效X射线。如前述，在此能量转化过程中，只有1%的电子动能转化为X射线，剩余99%的动能转化为热能，通过热辐射或热传导，传至X射线管外，由X射线管管套和X射线管散热器带走。具体来说，包括：（1）靶盘的热量（占总热量的90%）一部分辐射到X射线管中部的金属壳上，另一部分透过两端玻壳或其他材料辐射到X射线管外，最后一部分通过转子铜套带走。其中辐射到金属壳的热量最大约占60%，透过玻璃辐射的热量约20%，通过转子铜套带走的热量约20%。（2）阴极的热量（占总热量10%）通过阴极玻璃和金属壳带走。在使用过程中，X射线管只有1%的能量转化为X射线，其余99%转化为热能，必须进行快速散热。因此，X射线管的热量管理是影响其可靠性及寿命的关键因素之一。如图4所示，在现有技术方案下，由于靶盘的在工作时温度可达到1000度以上，热量传导至滚珠轴承轴杆的温度有500度以上，而轴杆只能通过轴套传热至绝缘油中，导致散热效率很低。现有技术中，X射线管的在散热过程中具有如下缺点：1、阳极热容量受限；2、对轴承材料要求高；3、轴承寿命受限；4、靶盘高速旋转过程中，发生固定位置偏移和脱落风险高。导致以上结论的原因如下：1、现有X射线管设计中，高压发生器阳极通过滚珠轴承上的螺纹和靶盘连接，该结构限制了滚珠轴承的散热效率；同时，靶盘工作时可达到1100度的高温，热量通过钼杆传导至铁座，再到轴杆，然后再由滚珠传导至轴承外圈，外圈传导至轴套，被绝缘油带走。由此可见，热传导散热的路径非常长。而以上约束条件，导致阳极热容量只能做到3.5MHU及以下，不适合5MHU及以上大热容量的X射线管；2、现有X射线管设计中，靶盘的热量传导至轴杆，但轴杆允许的最高工作温度不高于550度，所以制造轴杆法兰盘一般采用热传导率极低的材料，故而轴承制造成本很高；3、由于轴杆长期工作在500度左右，这就要求轴承外圈的工作温度不能低于350度（注：该种向心推力结构轴承内外温差不允许超过150度，否则轴承内外滚道易变形导致卡轴），而往往轴承外圈的温度只能满足最基本温度要求（维持在350°左右），导致轴承寿命下降；4、现有X射线管设计中，靶盘固定方式为单螺纹固定方式具体结构见图1，由于阳极靶盘在工作中转速可到达10800RPM，这就导致了在高速工作状态下螺纹有可能松动，目前的解决方案是：（1）靶盘和转子铜套采用单螺纹固定，后续采用高温焊料1600℃焊接，该方案成本高昂，需投入电子束焊设备；（2）靶盘和转子铜套采用钼螺母固定，钼螺母和转子铜套采用机械铆接，该方案可靠性差，容易导致高速旋转时靶盘脱落，有安全风险；（3）靶盘和转子铜套采用钼螺母固定，钼螺母和转子铜套之间通过钽垫片连接，该方式增加成本而且高速旋转时会有松动，影响图像质量。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的是提供一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，解决了阳极靶盘向轴承传递热量，导致轴承温度过高，影响轴承使用寿命的问题。技术方案：本技术提供了一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，包括靶盘石墨、转子铁座、转子铜套、支撑环、转子钼棒、阳极波纹陶瓷和空心轴承，所述靶盘石墨的内部设有空腔一，所述支撑环设置于空腔一内，所述转子钼棒设置在支撑环内，所述空心轴承的左端部设置在转子钼棒内，所述转子铁座套设在空心轴承的外部，所述转子铜套套设在转子铁座的外壁上，所述阳极波纹陶瓷的右端部与空心轴承的右端部连接，所述阳极波纹陶瓷的外壁设有陶瓷波纹。本技术的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，石墨和支撑环通过高温焊接方式连接，支撑环通过螺钉和转子连接，这样靶盘热量在不考虑辐射时只能通过支撑环将热量传导至转子，轴承不会直接承受靶盘的高温，可有效地提高轴承可靠性；阳极波纹陶瓷结构，增大阳极陶瓷表面积，提高阳极陶瓷的散热能力，转子铜套辐射至阳极陶瓷的热量能够迅速通过阳极波纹陶瓷传导至冷却油中，这样靶盘的热量一部分通过金属壳传导至冷却油中，一部分通过阳极陶瓷传导至冷却油中，这样轴承在工作中只要解决本身的发热即可。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述阳极波纹陶瓷的左端部设有阳极大可伐，所述阳极大可伐的右端面与阳极波纹陶瓷的左端面的连接处设有端封一。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述阳极波纹陶瓷的右端部设有阳极小可伐，并且阳极小可伐的左端面与阳极波纹陶瓷的右端面的连接处设有端封二，所述阳极小可伐的内壁与空心轴承的外壁连接。阳极波纹陶瓷和可伐的封接结构采用端封、平封、套封以及夹封，其中夹封可以是金属或陶瓷，端封结构提高了连接处的强度。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述靶盘石墨的右端面设有TZM和铼钨层，并且TZM和铼钨层的中间为中空结构。铼钨层的TZM和石墨以及支撑环通过高温焊接工艺成为整体，支撑环材料采用钼或TZM。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述转子钼棒与空心轴承的左端部通过一组螺钉连接。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述支撑环的右端部与转子钼棒通过一组螺钉连接。阳极靶盘通过多颗颗螺钉和转子铜套连接，转子铜套通过多颗颗螺钉和轴承连接，所有固定螺钉采用不锈钢材料，熔融点焊方式。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述转子铁座左端部的外壁上设有第一凸起，所述第一凸起可卡入转子钼棒的内壁中。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述转子铁座左端部的外壁上设有第二凸起，并且第二凸起位于第一凸起的右端，所述第二凸起与转子铜套连接。在转子铁座的左端部设置的第一凸起和第二凸起，并且第二凸起位于第一凸起的右端，便于将转子铁座和转子铜套、转子钼棒的内壁进行稳定连接。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述阳极波纹陶瓷采用95%、97%、99%的三氧化二铝工业陶瓷。采用95%、97%、99%的三氧化二铝工业陶瓷，任何形状的波纹或横向的槽开在陶瓷内外表面，波纹陶瓷和可伐的封接结构采用端封、平封、套封以及夹封，其中夹封可以是金属或陶瓷。进一步的，上述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，所述靶盘石墨、TZM和铼钨层和支撑环通过高温焊接为整体结构。整体结构，稳定性提高。上述技术方案可以看出，本技术具有如下有益效果：本技术所述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，具有如下优点：1、提高X射线管在高速旋转状态下工作的可靠性。由于采用支撑环和转子铜套多颗螺钉连接以及轴承和转子铜套多颗螺钉连接，避免了单一固定方式，降低靶盘在高速旋转时的松动风险；提高轴承使用寿命及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，其特征在于：包括靶盘石墨（1）、转子铁座（2）、转子铜套（3）、支撑环（4）、转子钼棒（5）、阳极波纹陶瓷（6）和空心轴承（7），所述靶盘石墨（1）的内部设有空腔一（8），所述支撑环（4）设置于空腔一（8）内，所述转子钼棒（5）设置在支撑环（4）内，所述空心轴承（7）的左端部设置在转子钼棒（5）内，所述转子铁座（2）套设在空心轴承（7）的外部，所述转子铜套（3）套设在转子铁座（2）的外壁上，所述阳极波纹陶瓷（6）的右端部与空心轴承（7）的右端部连接，所述阳极波纹陶瓷（6）的外壁设有陶瓷波纹（9）。

【技术特征摘要】
1.一种阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，其特征在于：包括靶盘石墨（1）、转子铁座（2）、转子铜套（3）、支撑环（4）、转子钼棒（5）、阳极波纹陶瓷（6）和空心轴承（7），所述靶盘石墨（1）的内部设有空腔一（8），所述支撑环（4）设置于空腔一（8）内，所述转子钼棒（5）设置在支撑环（4）内，所述空心轴承（7）的左端部设置在转子钼棒（5）内，所述转子铁座（2）套设在空心轴承（7）的外部，所述转子铜套（3）套设在转子铁座（2）的外壁上，所述阳极波纹陶瓷（6）的右端部与空心轴承（7）的右端部连接，所述阳极波纹陶瓷（6）的外壁设有陶瓷波纹（9）。2.根据权利要求1所述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，其特征在于：所述阳极波纹陶瓷（6）的左端部设有阳极大可伐（10），所述阳极大可伐（10）的右端面与阳极波纹陶瓷（6）的左端面的连接处设有端封一（11）。3.根据权利要求2所述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线管，其特征在于：所述阳极波纹陶瓷（6）的右端部设有阳极小可伐（12），并且阳极小可伐（12）的左端面与阳极波纹陶瓷（6）的右端面的连接处设有端封二（13），所述阳极小可伐（12）的内壁与空心轴承（7）的外壁连接。4.根据权利要求1所述的阳极波纹陶瓷结构的空心靶盘式X射线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颂东，于山，
申请(专利权)人：思柯拉特医疗科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32