用于X射线管阳极的散热器制造技术

本发明专利技术公开了一种X射线管(100)，所述X射线管(100)中设置有电子源(106)和阳极(200)。所述阳极包括被定位成接收由所述电子源(106)发射的电子(‘e’)的目标表面(204)。热结构(208)与阳极(200)直接接合。所述热结构(208)限定被构造成接收和循环冷却剂的流体通路(211)。导热多孔基质(230)设置在所述流体通路(211)内，以便促进在所述目标表面(204)处生成的热量(220)向所述冷却剂的传递。

Radiator for Anode of X-ray Tube

The invention discloses an X-ray tube (100), in which an electronic source (106) and an anode (200) are arranged. The anode comprises a target surface (204) positioned to receive electrons ('e') emitted by the electronic source (106). The thermal structure (208) is directly connected with the anode (200). The thermal structure (208) defines a fluid path (211) constructed to receive and circulate coolant. A heat conducting porous matrix (230) is arranged in the fluid path (211) to facilitate the transfer of heat (220) generated at the target surface (204) to the coolant.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于X射线管阳极的散热器相关申请的交叉引用本专利申请要求2017年3月21日提交的标题为“HEATSINKFORX-RAYTUBEANODE”的美国专利申请号15/465,499的优先权，其要求2016年11月26日提交的标题为“HEATSINKFORX-RAYTUBEANODE”的美国专利申请号62/426,487的优先权，所述两个专利申请的全文以引用方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术所公开的实施方案总体上涉及X射线管装置。具体地，所述实施方案涉及采用散热器以增大从X射线管部件到冷却剂的热传递速率的冷却系统。X射线产生装置用于工业和医疗的各种应用中。这种设备通常用于诸如诊断和治疗放射学、半导体生产和制造以及材料试验的应用。虽然用于许多不同的应用，但是X射线管的基本操作是类似的。大体来说，当电子产生、加速然后撞击特定组合物的材料时，产生X射线或X射线辐射。无论X射线装置用于何种应用，其通常包括多个共用元件，所述多个共用元件包括在真空壳体内呈间隔布置的阴极或电子源和阳极。阳极包括被取向为接收由阴极发射的电子的目标表面。在操作中，施加于阴极的长丝部分的电流通过热电子放射致使电子从长丝发射。然后，电子在阴极与阳极之间施加的电位的影响下朝向阳极的目标表面加速。在接近并撞击阳极目标表面时，电子中的许多发射或者致使阳极发射频率极高的电磁辐射，即X射线。产生的X射线的具体频率在很大程度上取决于用于形成阳极目标表面的材料的类型。通常采用具有高原子序数(“Z”序数)的阳极目标表面材料。X射线通过管中的窗口离开X射线管并进入X射线受检者。众所周知，X射线可用于治疗剂治疗、X射线医学诊断检查或材料分析程序。碰撞阳极目标表面的电子中的一些将其相当大部分的动能转换成x射线。然而，许多电子由于它们与阳极目标表面的交互作用而不产生X射线，而是将其动能以热量的形式传递给阳极和其它X射线管结构。由于这些电子的相当大量的动能，由这些电子产生的热量可能很大。必须可靠且连续地移除或以其它方式管理由于电子碰撞目标表面而生成的热量。如果不加以控制，最终会损坏x射线管并且缩短其使用寿命。此外，去除过多的热量允许X射线管系统的功率容量成比例地增加，从而提高图像质量。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
来以简化形式介绍下文将在具体实施方式中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
既不意图识别要求保护的主题的关键特征或基本特性，也不意图用来帮助确定要求保护的主题的范围。示例性实施方案包括具有真空壳体的X射线管，在所述真空壳体内设置有电子源和阳极。在一个公开的实施方案中，所述阳极是固定式类型的，其包括被定位成接收由所述电子源(例如设置在阴极头内的长丝)发射的电子的目标表面。当电子撞击所述目标表面时生成X射线。另外，在所述目标表面的区域中生成热量。为了辅助去除至少一些这种热量，热结构与所述阳极直接接合。在一个实例中，所述热结构限定被构造成使冷却剂(诸如水)循环以吸收热量的流体通路。另外，导热多孔基质设置在所述流体通路内，以便促进在所述目标表面处生成的热量向循环通过所述通路的所述冷却剂的传递。在一个实施方案中，所述流体通路包括入口和出口，所述入口被构造成将所述冷却剂引入所述流体通路，所述出口被构造成从所述通路输出所述冷却剂。在一些实施方案中，泵用于使所述冷却剂连续循环通过所述流体通路，并且热交换装置在所述冷却剂再循环返回到所述热结构之前从所述冷却剂中去除热量。在一个实施方案中，所述冷却剂以预定压力通过所述多孔基质输送。在一个实施方案中，所述冷却剂以预定流速通过所述多孔基质输送。在一个实施方案中，所述导热多孔基质被布置成在所述通路内限定多个流体流路径。尽管可使用各种构造，但是所述多孔基质由导热材料构成，所述导热材料被布置在允许所述冷却剂循环通过所述通路并且增加热量向所述冷却剂的传递的多孔基质中。在一个实施方案中，所述多孔基质由导热颗粒构成，所述导热颗粒适当地互连或附接以提供所述多孔基质。在一个实施方案中，所述基质形成丝网。在另一个实施方案中，所述基质形成多孔泡沫结构。在另一个实施方案中，所述基质形成开孔泡沫结构。在一个实施方案中，所述颗粒具有基本上球形的形状。在另一个实施方案中，所述颗粒具有基本上圆柱形的形状。在一个实施方案中，所述颗粒由任何适当的材料形成，包括碳、铜、钢、黄铜、钨、铝、镁、镍、金、银、氧化铝、氧化铍和/或石墨。在另一个实施方案中，提供了用于X射线管的阳极。所述阳极包括具有第一表面和第二表面的主体。所述第一表面包括被定位成接收从阴极发射的电子的目标区域。散热器邻近所述第一表面定位，使得在所述目标区域中生成的至少一些热能传导到所述散热器。流体贮存器形成在所述散热器的内部区域内。所述流体贮存器被构造成接收冷却剂。各自彼此附接以形成多孔基质的多个颗粒设置在所述流体贮存器内。在一个实施方案中，所述散热器直接附接到所述阳极的所述第二表面。在另一个实施方案中，所述散热器整合在所述主体内所述第一表面与所述第二表面之间。在另一个实施方案中，提供了一种用于冷却X射线管的至少一部分的方法。所述方法包括：以预定流速提供冷却剂流；以及引导所述冷却剂与彼此附接的多个颗粒接触以形成多孔基质。在阳极的目标表面处生成的热能被传导到所述颗粒并通过对流过程传递到所述冷却剂。附加特征将在随后的描述中阐述，且部分特征将从描述中显而易见，或可通过实践本文的教导来领会。本专利技术的特征可借助于在附加的权利要求中特别指出的器械和组合来实现并获得。本专利技术的特征将从以下描述和附加的权利要求中变得更完全地显而易见，或可通过如后文阐述来实践本专利技术而领会。附图说明要求保护的专利技术的更具体描述将通过参考在附图中示出的示例性实施方案来呈现。可了解，这些附图仅仅描绘示例性实施方案，因此不应视为本专利技术范围的限制。图1是X射线管和外部冷却单元的一个实例的透视图；图2是图1的X射线管的截面图；图3A是被构造用于与图1的X射线管结合使用的阳极的实施方案的一个实例的顶部透视图；图3B是被构造用于与图1的X射线管结合使用的阳极的实施方案的一个实例的底部透视图；图4是沿线4--4截取的图3A的阳极的截面图；图5是图4的热结构实施方案的一部分的分解图；图6是图4的阳极的截面图，其中分解图示出热结构的另一个实施方案；并且图7是图4的阳极的截面图，其中分解图示出热结构的另一个实施方案。具体实施方式在实施方案的以下具体描述中，参考通过图示的方式示出本专利技术的示例性实施方案的附图。在附图中，若干视图中的相同附图标号描述大体类似的部件。充分详细地描述这些实施方案以使本领域技术人员能够实践本专利技术。在不脱离本专利技术的范围的情况下，可使用其它实施方案并且可进行结构、逻辑和电气上的变化。此外，应当理解，本专利技术的各种实施方案虽然不同，但未必相互排斥。例如，在一个实施方案中描述的特定特征、结构或特性可包括在其它实施方案内。因此，以下具体描述不具有限制性意义，并且本专利技术的范围仅通过随附权利要求连同此类权利要求享有的等效物的全部范围来限定。首先参考图1，X射线组件的整体用10描绘。在此实例中，X射线组件10包括x射线管100和外部冷却单元300，所述外部冷却单元300通过冷却剂输送导管304和冷却剂返回导管302操作地连接到x射线管100。X射线管100包括外壳10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线管，其包括：真空壳体，所述真空壳体中设置有电子源和阳极，所述阳极具有被定位成接收由所述电子源发射的电子的目标表面；热结构，所述热结构与所述阳极直接接合，所述热结构限定被构造成使冷却剂循环的流体通路；以及导热多孔基质，所述导热多孔基质设置在所述流体通路内，以便促进在所述目标表面处生成的热量向所述冷却剂的传递。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.26 US 62/426,487;2017.03.21 US 15/465,4991.一种X射线管，其包括：真空壳体，所述真空壳体中设置有电子源和阳极，所述阳极具有被定位成接收由所述电子源发射的电子的目标表面；热结构，所述热结构与所述阳极直接接合，所述热结构限定被构造成使冷却剂循环的流体通路；以及导热多孔基质，所述导热多孔基质设置在所述流体通路内，以便促进在所述目标表面处生成的热量向所述冷却剂的传递。2.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述流体通路包括入口和出口，所述入口被构造成将所述冷却剂引入所述流体通路，所述出口被构造成从所述通路输出所述冷却剂。3.如权利要求2所定义的X射线管，其中所述冷却剂以预定压力通过所述多孔基质输送。4.如权利要求2所定义的X射线管，其中所述冷却剂以预定流速通过所述多孔基质输送。5.如权利要求1所定义的X射线管，其还包括泵，所述泵被构造成将所述冷却剂输送到所述至少一个流体通路。6.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述导热多孔基质被布置成在所述通路内限定多个流体流路径。7.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述热结构包括导热材料。8.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述基质包括多个颗粒。9.如权利要求8所定义的X射线管，其中所述颗粒具有选自由以下项组成的组的形状：基本上球形和基本上圆柱形。10.如权利要求8所定义的X射线管，其中所述多个颗粒彼此附接以形成多孔基质。11.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述基质包括选自由以下项组成的组的结构：丝网、多孔泡沫和开孔泡沫。12.如权利要求1所定义的X射线管，其中所述基质由选自由以下项组成的组的材料构成：碳、铜、钢、黄铜、钨、铝、镁、镍、金、银、氧化铝、氧化铍和石墨。13.如权利要求1所定义的...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·K·刘易斯，G·C·安德鲁斯，T·李，
申请(专利权)人：万睿视影像有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US