一种反射式X射线靶基体、制备方法及X射线管技术

本发明专利技术公开了一种反射式X射线靶基体、制备方法及X射线管，涉及X射线技术领域，其技术方案要点是：包括用于承载转换靶的基体部件；所述基体部件为由铜

【技术实现步骤摘要】
一种反射式X射线靶基体、制备方法及X射线管


[0001]本专利技术涉及X射线
，更具体地说，它涉及一种反射式X射线靶基体、制备方法及X射线管。

技术介绍

[0002]X射线源在工业检测、科学仪器、医疗影像及治疗等领域具有的广泛应用。在X射线源中，电子束轰击靶材料来产生X射线。绝大多数(～99％)电子束功率最终以热量的形式沉积在靶材中，靶材一般是钨等难熔金属，如果电子束功率太大，就会将靶熔毁，因此X射线转换靶的热量管理属于射线源的核心技术之一。
[0003]在透射式出光的X射线源中，会采用金刚石作为透射窗，在金刚石真空一侧镀上钨等高原子序数金属薄膜。由于X射线成像精度的需要，X射线焦斑需要比较小，为了避免透射窗因为热而损伤，透射X射线管的功率通常都非常小，一般在10W以下。当电子束能量较高时，为了提高靶的散热率，可以适当提高窗的厚度。然而，金刚石导热窗的厚度由于工艺难度、成本等原因，金刚石厚度一般很薄，约0.1
‑
0.3mm。一般大功率X射线管不会采用窗靶一体的透射式出光。
[0004]反射式出光的X射线源一般会采用熔铸或者焊接的方法将导热性能好的铜或铜合金材料作为钨靶的基体，通过靶材和散热基体将热量传导到外壳，通过风冷或者液体冷却带走。对于反射式X射线源，靶通常有反射角，在实现小焦斑的同时，可以将电子束功率密度降低一个量级。固定式反射靶X射线管功率目前最大约为5kW，再提高功率一般就需要采用旋转靶。而对于固定靶反射式X射线源，当功率进一步提高时，靶的温度过高、热应力增加。就会引起的靶层开裂或者铜散热体熔化；此外，由于金属蒸气压过高，导致管内真空度下降及绝缘部件表面污染，引起高电压下绝缘失效。
[0005]因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的反射式X射线转换靶基体、制备方法及X射线管是我们目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种反射式X射线靶基体、制备方法及X射线管，铜
‑
金刚石复合材料作为X射线源的散热基体或者过渡层，可以大大提高X射线源中靶的散热率，降低靶的温度和靶层中的热应力，提高其在高功率下的可靠性及寿命。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]第一方面，提供了一种反射式X射线靶基体，包括用于承载转换靶的基体部件；
[0009]所述基体部件为由铜
‑
金刚石复合材料制备而成的散热基体；
[0010]或，所述基体部件包括导热基体和过渡层，转换靶通过过渡层与导热基体连接，过渡层由铜
‑
金刚石复合材料制备而成。
[0011]优选的，所述铜
‑
金刚石复合材料中，金刚石的成分占比为10％
‑
90％。
[0012]优选的，所述散热基体或过渡层的导热系数范围为400
‑
1600W/m.K，热胀系数范围
为4
×
10
‑6‑
12
×
10
‑6/K。
[0013]第二方面，提供了如第一方面中所述的一种反射式X射线靶基体的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将金属化后的金刚石与铜粉混合均匀，得到混合物；
[0015]将混合物在真空下加热融化，并与靶材料直接熔铸在一起，得到由转换靶和散热基体组成的基体部件，或得到由转换靶和过渡层组成的靶
‑
复合材料组件。
[0016]第三方面，提供了如第一方面中所述的一种反射式X射线靶基体的制备方法，包括以下步骤：
[0017]通过熔化或热压成型工艺制备得到铜
‑
金刚石复合材料；
[0018]通过焊料将靶材与到铜
‑
金刚石复合材料焊接在一起，得到由转换靶和散热基体组成的基体部件，或得到由转换靶和过渡层组成的靶
‑
复合材料组件。
[0019]优选的，所述焊料为银、银铜或银铜钛焊料。
[0020]第四方面，提供了如第一方面中所述的一种反射式X射线靶基体的制备方法，包括以下步骤：
[0021]将金属化后的金刚石粉末装在靶材上方；
[0022]采用冷压或热压工艺压制，脱模后制得金刚石粉末骨架的预制件；
[0023]将熔融的铜或铜合金浸渗入预制件中，得到由转换靶和散热基体组成的基体部件，或得到由转换靶和过渡层组成的靶
‑
复合材料组件。
[0024]第五方面，提供了一种反射式X射线管，包括阴极头、阳极头以及如第一方面中所述的一种反射式X射线靶基体。
[0025]优选的，所述阳极头与散热基体固定连接。
[0026]优选的，所述阳极头与导热基体固定连接。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]1、本专利技术提出的一种反射式X射线靶基体，首次采用了高导热系数和低热胀系数的铜碳复合材料，即铜
‑
金刚石复合材料作为X射线源的散热基体或者过渡层，可以大大提高X射线源中靶的散热率，降低靶的温度和靶层中的热应力，提高其在高功率下的可靠性及寿命；
[0029]2、本专利技术采用转换靶通过由铜
‑
金刚石复合材料制成的过渡层与铜或铜合金材料的导热基体结合在一起，也能有效降低靶及附近的温度及应力，同时降低了成本。
附图说明
[0030]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0031]图1是本专利技术实施例1中基体部件的结构示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例1中X射线管的结构示意图；
[0033]图3是本专利技术实施例2中基体部件的结构示意图；
[0034]图4是本专利技术实施例2中X射线管的结构示意图；
[0035]图5是本专利技术实施例中仿真设置示意图；
[0036]图6是本专利技术实施例中基体部件全部为纯铜时的仿真结果，a为热应力分布，b为热
应力随时间的变化；
[0037]图7是本专利技术实施例中基体部件全部为铜
‑
金刚石复合材料时的仿真结果，a为热应力分布，b为热应力随时间的变化；
[0038]图8是本专利技术实施例中转换靶和散热基体最高温度随时间的变化结果，a为纯铜，b为铜
‑
金刚石复合材料。
[0039]附图中标记及对应的零部件名称：
[0040]1、转换靶；2、散热基体；3、过渡层；4、导热基体；5、阴极头；6、阳极头；7、管壳。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0042]需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反射式X射线靶基体，其特征是，包括用于承载转换靶(1)的基体部件；所述基体部件为由铜
‑
金刚石复合材料制备而成的散热基体(2)；或，所述基体部件包括导热基体(4)和过渡层(3)，转换靶(1)通过过渡层(3)与导热基体(4)连接，过渡层(3)由铜
‑
金刚石复合材料制备而成。2.根据权利要求1所述的一种反射式X射线靶基体，其特征是，所述铜
‑
金刚石复合材料中，金刚石的成分占比为10％
‑
90％。3.根据权利要求1所述的一种反射式X射线靶基体，其特征是，所述散热基体(2)或过渡层(3)的导热系数范围为400
‑
1600W/m.K，热胀系数范围为4
×
10
‑6‑
12
×
10
‑6/K。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的一种反射式X射线靶基体的制备方法，其特征是，包括以下步骤：将金属化后的金刚石与铜粉混合均匀，得到混合物；将混合物在真空下加热融化，并与靶材料直接熔铸在一起，得到由转换靶(1)和散热基体(2)组成的基体部件，或得到由转换靶(1)和过渡层(3)组成的靶
‑
复合材料组件。5.如权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭宇飞，龙继东，陈弹蛋，
申请(专利权)人：四川华束科技有限公司，
类型：发明
国别省市：