專利名稱：X射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例涉及產(chǎn)生X射線的X射線管。
背景技術(shù)：
一般而言，X射線管被用于醫(yī)療診斷系統(tǒng)、エ業(yè)診斷系統(tǒng)等透視人體或物品的內(nèi)部的系統(tǒng)。X射線管具有陰極、陽極靶、容納陰極和陽極靶的真空管売。通過在陰極與陽極靶間施加高電壓，從陰極側(cè)放出的電子與陽極靶碰撞，從陽極靶發(fā)射出X射線。若從陰極放出的電子與陽極靶碰撞，則陽極靶會被加熱并成為高溫。另外，由于陰極為了使熱電子放出而加熱絲級，因此陰極也成為高溫。在高電壓插頭與陰極連接并在陰極與陽極靶之間施加高電壓的情況下，陰極的熱量會傳遞至高電壓插頭，高電壓插頭的絕緣部分有可能變形，有可能破壞絕緣。專利文獻(xiàn)1公開了為了蓋嵌于設(shè)在X射線管的真空殼體的高電壓連接部而設(shè)置的形式的高電壓連接器，另外公開了高電壓連接器具有冷卻劑用的冷卻通路。專利文獻(xiàn)2公開了ー種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有收納高壓纜線端部及高電壓端子，利用填充在內(nèi)部的絕緣密封部件來絕緣并保持的外売；固定在外殼內(nèi)壁，與高電壓端子熱接觸且熱導(dǎo)率大于絕緣密封部件的高熱傳導(dǎo)絕緣部件，另外公開了高熱傳導(dǎo)絕緣部件將從陽極經(jīng)過高電壓端子傳遞的熱量向外殼散熱。專利文獻(xiàn)3公開了在從管殼突出的支持體的另一端側(cè)且在管殼與供電部之間，利用與管容器連接的連接部來保持支持體，并且將積累在絕緣材料的熱量經(jīng)由與絕緣材料接觸的支持體散熱，另外，公開了將支持體的熱量傳遞至絕緣材料、管容器，能夠容易地從管容器散熱，能夠提高支持體的散熱性，能夠降低供電部的溫度。專利文獻(xiàn)4公開了高電壓絕緣體被灌封材料包圍，冷卻灌封材料的外表面的X射線管。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開平8-96889號公報專利文獻(xiàn)2 日本專利特開2008-293868號公報專利文獻(xiàn)3 日本專利特開2007-4M34號公報專利文獻(xiàn)4 日本專利特開2001-504988號公報


圖1是簡要地示出一個實施例所涉及的X射線管的結(jié)構(gòu)的剖視圖，一井示出與X 射線管連接的高電壓插頭的截面。圖2是圖1所示的X射線管的俯視圖。圖3是簡要地示出其他實施例所涉及的X射線管的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖4是又ー其他實施例所涉及的X射線管的圖1所示的A區(qū)域的放大剖視圖。構(gòu)造
具體實施例方式根據(jù)實施例，提供ー種X射線管，包括陰極、陽極靶、容納陰極和陽極靶的真空管殼、適配器、傳熱介質(zhì)、形成有冷卻液流動的冷卻路徑的冷卻構(gòu)造。陰極放出熱電子。陽極靶入射從陰極放出的電子，從而放出X射線。真空管殼具有第一金屬部件、第二金屬部件、電絕緣性的陶瓷部件。第一金屬部件與陽極靶連接并在沿著X射線管的管軸的方向延伸，具有X射線發(fā)射窗。第二金屬部件與第一金屬部件連接并在沿著管軸的方向延伸，具有比第一金屬部件的熱膨脹率低的熱膨脹率。陶瓷部件與第二金屬部件和陰極連接。陶瓷部件形成為從陰極向與管軸垂直的方向突出的環(huán)狀，示出電絕緣性。適配器與第一金屬部件相接而配置，包圍第二金屬部件，具有比第二金屬部件的熱導(dǎo)率高的熱導(dǎo)率。傳熱介質(zhì)配置在陶瓷部件與適配器之間。冷卻構(gòu)造與第一金屬部件連接，從陽極靶放出的熱量直接或者經(jīng)由第一金屬部件間接地傳導(dǎo)，另外，從陰極放出的熱量經(jīng)由陶瓷、傳熱介質(zhì)、適配器及第一金屬部件間接地傳導(dǎo)。在冷卻陽極靶和陰極的情況下，以往需要將陽極靶與陰極獨立地冷卻，冷卻需要復(fù)雜的構(gòu)造。因此，希望能夠以簡單的構(gòu)造將在陽極靶產(chǎn)生的熱量和在陰極產(chǎn)生的熱量高效地向外部放出的技木。實施例的X射線管能夠以簡單的構(gòu)造將在陰極產(chǎn)生的熱量及在陽極靶產(chǎn)生的熱量高效地向外部放出。下面，參照附圖詳細(xì)說明ー個實施例的X射線管。如圖1所示，X射線管1具有陰極10、陽極靶20、收納陰極10和陽極靶20的真空管殼30。圖中，TA示出X射線管的管軸。陰極10具有作為電子放出源的絲級11、聚焦電極12。絲級11放出與陽極靶20 碰撞的熱電子。聚焦電極12圍住從絲級11放出的電子的軌道而配置，將從絲級11放出的電子聚焦。從未圖示的外部電源向陰極10提供相對于陽極靶20為負(fù)的高電壓以及加熱絲級11的絲級電流。陽極靶20與陰極10對置而配置。陽極靶20由鉬(Mo)、鎢(W)等高熔點金屬形成。陽極靶20在與陰極10對置的ー側(cè)具有靶層20し電子與靶層20L碰撞。在陽極靶20 施加相對于陰極10為正的電壓。若在陽極靶20與陰極10之間產(chǎn)生電位差，則從陰極10 放出的電子被加速并聚焦，與陽極靶20碰撞，陽極靶20放出X射線。真空管殼30容納陰極10和陽極靶20。真空管殼30封閉為氣密。真空管殼30的內(nèi)部維持真空狀態(tài)。即，真空管殼30將陰極10和陽極靶20保持在真空中。真空管殼30 具有第一金屬部件31、第二金屬部件32、陶瓷部件33。第一金屬部件31為以管軸TA為中心軸的筒狀，在沿著管軸TA的方向延伸，包圍陰極10和陽極靶20而配置。詳細(xì)而言，第一金屬部件31具有圓筒部31a、與圓筒部31a的一端連接并具有開ロ的板部31b、以及與圓筒部31a的另一端連接的環(huán)部31c，這些是一體形成的。在真空側(cè)，陽極靶20與板部31b連接，以塞住板部31b的開ロ。第一金屬部件具有X射線發(fā)射窗31W。圓筒部31a具有開ロ，X射線發(fā)射窗31W塞住開ロ而設(shè)置。從陽極靶 20放出的X射線透過X射線發(fā)射窗31W。
第二金屬部件32形成為以管軸TA為中心軸的圓筒狀，在沿著管軸TA的方向延伸。第二金屬部件32與第一金屬部件31同軸地配置，與第一金屬部件31的環(huán)部31c連接。 當(dāng)然，第二金屬部件32與第一金屬部件31的連接處不是環(huán)部31c的外側(cè)面、內(nèi)側(cè)面或者圓筒部31a的內(nèi)表面。第二金屬部件32與環(huán)部31c的主表面連接。第二金屬部件32沿著管軸TA局部地包圍陰極10。第二金屬部件32的厚度較小。第二金屬部件32的厚度比第二金屬部件32的沿著管軸TA的方向的長度小。為了第二金屬部件32與具有后述的低熱膨脹率的陶瓷部件33接合，第二金屬部件32由具有比第一金屬部件31的熱膨脹率低的熱膨脹率的金屬、例如可伐合金形成。陶瓷部件33塞住第二金屬部件32的一端而配置，第二金屬部件32與陰極10氣密地連接。陶瓷部件33示出電絕緣性，另外具有低熱膨脹率。陶瓷部件33的熱膨脹率比第一金屬部件31的熱膨脹率及第ニ金屬部件32的熱膨脹率小。陶瓷部件33形成為從陰極10的外表面向與管軸TA垂直的方向突出的環(huán)狀。陶瓷部件33的與真空側(cè)的面相反側(cè)的面是平坦的。陰極10還具有第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子13B。第一陰極導(dǎo)入端子13A為圓筒狀，第二陰極導(dǎo)入端子13B為棒狀。第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子13B的一端分別與絲級11連接，另外，第一陰極導(dǎo)入端子13A還與聚焦電極12連接。 第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子13B的另一端固定在陰極陶瓷部件13C。第一陰極導(dǎo)入端子13A的外表面與陶瓷部件33連接，第一陰極導(dǎo)入端子13A及第ニ陰極導(dǎo)入端子13B的另一端延伸到真空管殼30的外側(cè)。第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子 13B與第二金屬部件32，由陶瓷部件33電絕緣。S卩，陶瓷部件33是將陰極10與連接于第 ニ金屬部件32的陽極靶20電絕緣的高電壓絕緣部件。X射線管1還包括適配器40、傳熱介質(zhì)50。適配器40配置在第一金屬部件31的環(huán)部31c上。適配器40沿著管軸TA包圍第 ニ金屬部件32。適配器40為圓筒狀，在沿著管軸TA的方向延伸。適配器40的一端與第一金屬部件31的環(huán)部31c相接。為了將適配器40固定在第一金屬部件31，適配器40由例如焊接或者螺釘固定于環(huán)部31c。另外，如圖2所示，適配器40的另一端具有凸緣，使得外形為近似正方形。用于固定高電壓插頭70的螺紋孔40A設(shè)置在凸緣，高電壓插頭70用于在陰極10與陽極靶20間施加高電壓。適配器40具有比第二金屬部件32的熱導(dǎo)率高的熱導(dǎo)率。適配器40由銅(Cu)、黃銅、鋁(Al)等高熱導(dǎo)率的金屬形成。傳熱介質(zhì)50配置在陶瓷部件33與適配器40之間，與第二金屬部件32和適配器 40相接。S卩，陶瓷部件33與傳熱介質(zhì)50在第二金屬部件32的厚度方向，夾著第二金屬部件33而對置。傳熱介質(zhì)50由具有較高的熱導(dǎo)率的材料例如銅(Cu)形成。此外，傳熱介質(zhì) 50為了可靠地與適配器40和第二金屬部件32接觸，因此優(yōu)選的是形成為網(wǎng)眼狀的金屬、或者形成為具有彈性的形狀的金屬。X射線管1還包括冷卻陽極靶20的冷卻構(gòu)造60。冷卻構(gòu)造60的一部分與真空管殼30的第一金屬部件31連接。冷卻構(gòu)造60形成有冷卻液流動的冷卻路徑60P。冷卻液與第一金屬部件31及陽極靶20直接相接。陽極靶20產(chǎn)生的熱量直接地傳遞至冷卻液。另外，陰極產(chǎn)生的熱量經(jīng)由陶瓷部件33、第二金屬部件52、傳熱介質(zhì)50、適配器40及第一金屬部件31間接地傳遞至冷卻液。冷卻液例如是純水、水溶液、絕緣油。由于純水和水溶液與
6絕緣油比較，熱導(dǎo)率較高，因此若使用純水及水溶液作為冷卻水，則能夠進(jìn)ー步冷卻陽極靶 20。此外，水溶液的主要成分是水。高電壓插頭70從未圖示的外部電源向陰極10提供高電壓及加熱絲級11的絲級電流。高電壓插頭70具有蓋部71、填充在蓋部71的環(huán)氧樹脂72、位于環(huán)氧樹脂72與陶瓷部件33之間作為電絕緣材料的硅鋼薄板73、高電壓纜線74。硅鋼薄板73具有開ロ部73a。高電壓纜線74由環(huán)氧樹脂72覆蓋，與第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子13對置。第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子1 經(jīng)由硅鋼薄板73的開ロ部 73A，與高電壓纜線74的第一導(dǎo)體74A、第二導(dǎo)體74B連接。硅鋼薄板73緊貼在陶瓷部件 33。在X射線管1動作吋，向陰極10連接高電壓插頭70。即，高電壓插頭70與在真空管殼30延伸的第一陰極導(dǎo)入端子和第二陰極導(dǎo)入端子連接。高電壓插頭70通過使用設(shè)在適配器40的螺紋孔40A及未圖示的螺釘，固定在適配器40。在陽極靶20施加有相對于陰極10為正的電壓。此處，陽極靶20接地。另外，高電壓插頭70的第一導(dǎo)體74A、第二導(dǎo)體 74B與第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子1 連接。第一導(dǎo)體74A、第二導(dǎo)體74B 經(jīng)由第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子13B向絲級11提供絲級電流，另外，在絲級11和聚焦電極12施加有相對于陽極靶20為負(fù)的高電壓。據(jù)此，在陰極10與陽極靶20 之間施加高電壓，從絲級11放出的電子與陽極靶20碰撞，產(chǎn)生X射線。產(chǎn)生的X射線從X 射線發(fā)射窗31W向外部放出。由于陽極靶20與冷卻液相接，由于電子與陽極靶20碰撞而產(chǎn)生的熱量經(jīng)由冷卻液向X射線管1的外部放出。另ー方面，陰極10產(chǎn)生的熱量經(jīng)由第一陰極導(dǎo)入端子13A和第二陰極導(dǎo)入端子 13B傳遞至陶瓷部件33。由于第二金屬部件32由可伐合金等熱導(dǎo)率較低的金屬形成，因此傳遞至陶瓷部件33的熱量無法經(jīng)由第二金屬部件32充分傳遞至第一金屬部件31。但是， 由于傳熱介質(zhì)50具有較高的熱導(dǎo)率，因此從陰極10向陶瓷部件33傳遞的熱量會經(jīng)由第二金屬部件32、傳熱介質(zhì)50及適配器40，傳遞至第一金屬部件31。傳遞至第一金屬部件31 的熱量經(jīng)由冷卻液向X射線管1的外部放出。即，陰極10所產(chǎn)生的熱量經(jīng)由陶瓷部件33、 第二金屬部件32、傳熱介質(zhì)50、適配器40、第一金屬部件31，經(jīng)由冷卻構(gòu)造60的冷卻液，向 X射線管1的外部放出。如以上說明，本實施例的X射線管，能夠利用簡單的構(gòu)造將在陰極產(chǎn)生的熱量及在陽極靶產(chǎn)生的熱量高效地向外部放出。另外，據(jù)此，能夠冷卻X射線管1與高電壓插頭70 的連接部，能夠防止高電壓插頭70的絕緣部分的變形。所以，根據(jù)本實施例，能夠確保X射線管1與高電壓插頭70的高電壓連接的穩(wěn)定，能夠得到可靠性較高的X射線管。另外，上述實施例所涉及的X射線管不將冷卻陽極靶20的冷卻構(gòu)造60的冷卻路徑60P拉長至陰極10，能夠?qū)㈥帢O10所產(chǎn)生的熱量散熱。即，不改變X射線管1的大小， 用1個冷卻構(gòu)造60就能將在陰極10產(chǎn)生的熱量及在陽極靶20產(chǎn)生的熱量高效地向外部放出。在上述實施例中，傳熱介質(zhì)50與第二金屬部件32相接而配置。但是，如圖4所示， 傳熱介質(zhì)50也可以與陶瓷部件33相接而配置。在這種情況下，第二金屬部件32與陶瓷部件33氣密地連接。由于在陶瓷部件33與傳熱介質(zhì)50之間不存在第二金屬部件32，因此陰極10所產(chǎn)生的熱量高效地向第一金屬部件31傳遞，由冷卻構(gòu)造60散熱。在上述實施例中，真空管殼30的第一金屬部件31形成為近似圓筒狀，與陽極靶20 連接。但是，第一金屬部件31也可以不形成為圓筒狀，能夠有各種變形。另外，形成于板部 31b的開ロ也可以不阻塞。在這種情況下，陽極靶20配置在真空側(cè)的第一金屬部件31的板部31b上。由于在陽極靶20產(chǎn)生的熱量經(jīng)由第一金屬部件31的板部31b傳導(dǎo)至冷卻液， 因此能夠得到與上述實施例同樣的效果。另外，上述實施例說明了真空管殼30的第一金屬部件31具有1個X射線發(fā)射窗 31W的X射線管。但是，X射線管也可以具有多個X射線發(fā)射窗31W。由于X射線管具有多個X射線發(fā)射窗31W，X射線管能夠向多個方向發(fā)射X射線。在第一金屬部件31與第二金屬部件32之間熱膨脹系數(shù)有較大的差異。在第一金屬部件31與第二金屬部件32難以連接的情況下，通過減小第二金屬部件32的厚度(內(nèi)徑與外徑之差)，能夠維持第一金屬部件31與第二金屬部件32的氣密性。另外，為了有效使熱量傳導(dǎo)，優(yōu)選的是適配器40的圓筒狀部的厚度較大。所以，適配器40的厚度比第二金屬部件32的厚度大。在上述實施例中，陶瓷部件33在與管軸TA垂直的ー個平面上拓寬而形成為環(huán)狀。 因此，與陶瓷部件不平坦的X射線管相比，能夠縮短X射線管1的全長，能夠使X射線管1 小型化。另外，由于能夠縮短熱量從陰極10向適配器40的傳導(dǎo)通道，X射線管能夠高效地放出在陰極10產(chǎn)生的熱量。并且，根據(jù)上述實施例，由于陶瓷部件33的與真空側(cè)的面相反側(cè)的面形成為平坦，能夠使X射線管1小型化。如以上說明，本發(fā)明能夠提供ー種X射線管，其能夠利用簡單的構(gòu)造，將在陰極產(chǎn)生的熱量及在陽極靶產(chǎn)生的熱量高效地向外部放出。說明了本發(fā)明的若干實施例，但這些實施例只是例子，并非限定發(fā)明的范圍。這些新穎的實施例能夠以其他各種形態(tài)實施，在不脫離發(fā)明要點的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、 替換、變更。這些實施例或其變形包含在發(fā)明的范圍或要點，并且包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其均等范圍。標(biāo)號說明
10.. 陰極
20.. 陽極靶
TA- 管車由
30.. 真空管殼
31- 第一金屬部件
31W· X射線發(fā)射窗
32.. 第二金屬部件
33.. 陶瓷部件
40.. 適配器
50.. 傳熱介質(zhì)
60.. 冷卻構(gòu)造
權(quán)利要求
1.ー種X射線管，其特征在干，包括 陰極，該陰極放出電子；陽極靶，該陽極靶通過入射從所述陰極放出的電子，從而放出X射線； 真空管殼，該真空管殼具有第一金屬部件、第二金屬部件、環(huán)狀的電絕緣性的陶瓷部件并容納所述陰極和所述陽極靶，其中，所述第一金屬部件與所述陽極靶連接，在沿著X射線管的管軸的方向延伸，具有X射線發(fā)射窗；所述第二金屬部件與所述第一金屬部件連接，在沿著所述管軸的方向延伸，具有比所述第一金屬部件的熱膨脹率低的熱膨脹率；所述陶瓷部件具有電絕緣性且與所述第二金屬部件和所述陰極連接，形成為從所述陰極向與所述管軸垂直的方向突出的環(huán)狀；適配器，該適配器與所述第一金屬部件相接而配置且包圍所述第二金屬部件，具有比所述第二金屬部件的熱導(dǎo)率高的熱導(dǎo)率；傳熱介質(zhì)，該傳熱介質(zhì)配置在所述陶瓷部件與所述適配器之間；以及冷卻構(gòu)造，該冷卻構(gòu)造與所述第一金屬部件連接并形成有冷卻液流動的冷卻路徑，從所述陽極靶放出的熱量直接或者經(jīng)由第一金屬部件間接地傳導(dǎo)，另外，從所述陰極放出的熱量經(jīng)由所述陶瓷、所述傳熱介質(zhì)、所述適配器及所述第一金屬部件間接地傳導(dǎo)。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述冷卻液是純水。
3.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述冷卻液是水溶液，水溶液的主要成分是水。
4.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述陽極靶與所述冷卻液相接。
5.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述第一金屬部件與所述冷卻液相接。
6.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干，所述陶瓷部件及所述傳熱介質(zhì)在所述第二金屬部件的厚度方向，夾著所述第二金屬部件而對置。
7.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述傳熱介質(zhì)與所述陶瓷部件相接。
8.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述適配器的厚度比所述第二金屬部件的厚度大。
9.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述傳熱介質(zhì)是形成為網(wǎng)眼狀的金屬。
10.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述傳熱介質(zhì)是形成為具有彈性的形狀的金屬。
11.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干，所述陶瓷部件的與真空側(cè)的面相反側(cè)的面是平坦的。
12.如權(quán)利要求1所述的X射線管，其特征在干， 所述陽極接地。
13.如權(quán)利要求12所述的X射線管，其特征在干，所述陰極具有絲級、與所述絲級連接的第一陰極導(dǎo)入端子和第二陰極導(dǎo)入端子，所述第一陰極導(dǎo)入端子和所述第二陰極導(dǎo)入端子延伸到所述真空管殼的外側(cè)，向所述陰極提供高電壓的高電壓插頭與延伸到所述真空管殼的外側(cè)的所述第一陰極導(dǎo)入端子和所述第二陰極導(dǎo)入端子連接。
全文摘要
本發(fā)明的X射線管(1)的特征在于，包括陰極(10)、放出X射線的陽極靶(20)、真空管殼(30)和冷卻構(gòu)造(60)，用所述冷卻構(gòu)造來冷卻在所述陽極靶產(chǎn)生的熱量，用所述冷卻構(gòu)造經(jīng)由陶瓷部件(33)、第二金屬部件(32)、傳熱介質(zhì)(50)、適配器(40)、第一金屬部件(31)來冷卻在所述陰極產(chǎn)生的熱量。據(jù)此，能夠提供一種X射線管，其能夠使用1個冷卻構(gòu)造同時冷卻陽極靶和陰極，能夠以簡單的構(gòu)造將熱量向外部放出。
文檔編號H01J35/00GK102598197SQ20108004934
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者下野　隆 申請人:東芝電子管器件株式會社, 株式會社東芝