阅读说明：本技术 消除静电用软x射线管 (Soft X-ray tube for eliminating static electricity ) 是由 申云峰 柯炳育 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种消除静电用软X射线管,其包括软X射线管结构,所述软X射线管结构设置有铍窗、铍窗支撑杆和96％矾土材质的陶瓷绝缘子底座,所述铍窗、铍窗支撑杆钎焊在所述陶瓷绝缘子底座上形成薄的圆型结构,所述软X射线管结构的阴极部设置有环形钨灯丝、镍电极杆和镍集束管,所述环形钨灯丝跟所述镍电极杆点焊后同所述镍集束管组装在一起。本发明的有益效果是,本发明是以消除静电为主要用途,跟其他用途的射线管相比电压低(10Kv左右),所以具有结构简单的特征,并且照射角度大(130度以上)易于消除静电,与防热装置的结合比较容易,加上具有整体尺寸小也能安装在狭小空间内的长处。(The invention discloses a soft X-ray tube for eliminating static electricity, which comprises a soft X-ray tube structure, wherein the soft X-ray tube structure is provided with a beryllium window, a beryllium window supporting rod and a ceramic insulator base made of 96% alumina, the beryllium window and the beryllium window supporting rod are brazed on the ceramic insulator base to form a thin circular structure, the cathode part of the soft X-ray tube structure is provided with an annular tungsten filament, a nickel electrode rod and a nickel beam tube, and the annular tungsten filament is assembled with the nickel beam tube after being spot-welded with the nickel electrode rod. The invention has the advantages that the invention mainly uses static elimination, has lower voltage (about 10 Kv) compared with other tubes, has simple structure, large irradiation angle (more than 130 degrees), easy static elimination, easy combination with a heat-proof device, and small size and can be installed in a narrow space.)

消除静电用软X射线管

技术领域

本发明涉及X射线管领域，特别是一种消除静电用软X射线管。

背景技术

当加热的钨灯丝产生的热电子经过管电压的加速后撞击靶极时产生X射线。如果加速的电子碰撞瞬间的速度是v，则电子的运动能量是1/2mv，加速的电子碰撞停止的瞬间，这个运动能量转化为X射线和热能，成立“运动能量是1/2mv＝X射线能量+热能”这样的关系。在普通的医疗诊断用加速电压范围(150kv以下)，入射电子束能量的1％左右转换成X射线，99％的能量转换成热能。所产生的X射线中只有一部分放射到可利用的照射角度内。但是以MV单位高能量加速的情况下，转换成X射线的效率可达到40％以上。加速的电子跟靶极冲突时，不是一瞬间失去所有能量而是通过任意的几个阶段释放能量，每个阶段放出对应的任意频率的X射线产生连续光谱。这时产生的X射线光谱的最高频率和加速电压的关系如下式。

υ_M＝V/(12.40×10³)

υ_M：X射线最高频率

弗兰克常数

V：电子(e)加速电压(管电压)

v：电子的速度

m：电子的质量

所发生X射线的数量比例于靶极材料的原子序数，高功率X射线管中电子束撞击靶极时，由于在焦点产生的热量而易于引起损伤，所以除了靶极材料的原子序数以外热容量，热传导性，熔点等是分析材料是否适合做靶极的重要考虑因素。因而一般靶极材料使用原子序数高，具有高熔点的钨(W)或钨合金。如果采用原子序数为79的金(Au)作为靶极材料，则在同样的加速能量的条件下比原子序数为74的钨增加7％左右的X射线发生量。

X射线的发生量与管电流和管电压也有关系，如果提高管电压则X射线的发生量按照大约电压的平方的比例增加，并会根据不同靶极材料产生特征线，所发生的X射线光谱向高能量方向移动。X射线的发生量(lint.)可参照下式。

lint.∝iZVb

i：管电流

Z：原子序数

V：加速电压(管电压)

b：任意常数(～2)

以前的消除静电用软X射线管具有如图2的结构，如图2的结构利用跟电子束成90度方向放射出的X射线。这样的结构靶极虽然具有耐久性，但是具有照射角度小(40度左右)的缺点、并具有连续运行时因受阳极的结构所限不能及时排散在阳极积累的热量到外部使整体温度上升引起故障的弊病。而且外罩全部是玻璃，具有抗冲击性弱的缺点。消除静电装置一般要装在狭小的空间，但是目前的X射线管如果要装在小型的设备上的话还会受空间的限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种消除静电用软X射线管。

实现上述目的本发明的技术方案为，消除静电用软X射线管，其包括软X射线管结构，所述软X射线管结构设置有铍窗、铍窗支撑杆和96％矾土材质的陶瓷绝缘子底座，所述铍窗、铍窗支撑杆钎焊在所述陶瓷绝缘子底座上形成薄的圆型结构，所述软X射线管结构的阴极部设置有环形钨灯丝、镍电极杆和镍集束管，所述环形钨灯丝跟所述镍电极杆点焊后同所述镍集束管组装在一起。

作为本发明的进一步说明，所述铍窗支撑杆上钎焊有可伐接头，所述铍窗支撑杆和所述可伐接头采用氩弧焊焊接，所述镍电极杆上设置有支撑圆盘，所述陶瓷绝缘子底座和铍窗支撑杆钎焊的可伐接头的部位、支撑镍电极杆的支撑圆盘钎焊的部位用钼膏做金属化处理。

作为本发明的进一步说明，所述铍窗是通过X射线透过的铍箔圆盘钎焊在所述铍窗支撑杆上而形成，所述铍窗选用0.12t的铍箔为透过窗口，所述铍窗的孔径与所述镍集束管的孔径一致。

作为本发明的进一步说明，所述镍集束管内还设置有绝缘陶瓷管和环形灯丝支撑杆，都分别与所述环形钨灯丝相接。

作为本发明的进一步说明，所述铍窗的内部设置有镀金的靶极，加速的热电子撞击所述靶极时产生的X射线跟电子束的方向相同，所述靶极上的镀金选用原子序号高的金(Au)以增加X射线发生量，并且所述靶极是接地的。

作为本发明的进一步说明，为了在所述靶极上形成同所述铍窗同心的圆形焦点，所述镍集束管和环形钨灯丝的组装结构按比列组装，其比列为，D：B：C＝1:2:4，其中B是指钨灯丝与集束管槽侧边的间距，C是指钨灯丝与集束管槽底面间距，D是指钨灯丝与集束管槽上面间距。

作为本发明的进一步说明，当发生X射线时所述靶极的焦点上产生的热通过所述铍窗散热，部分热可通过所述铍窗支撑杆向外排出。

作为本发明的进一步说明，所述铍窗支撑杆上设置有用于另行拼接防热装置的固定塞。

作为本发明的进一步说明，所述软X射线管结构是一种局部对称结构，在所述软X射线管结构某一端的陶瓷绝缘子底座上钎焊有用于真空排气的真空排气管。

其有益效果在于，本发明因X射线发射时的照射角度大(130度以上)可以有效地消除静电，简化了内部结构使其具有薄型的外观结构，以便也可以安装在狭小的空间内，尤其容易装置在杆状的消除静电装置上，而且由于采用了环形的灯丝形成同铍窗口同心圆的比较大的焦点，从而可以延长镀金的靶极寿命，比其他产品简化的结构及具有陶瓷绝缘子和铍窗支撑杆的结构提高了抗冲击性，跟其他用途的射线管相比电压更低(10Kv左右)，考虑到防热，本发明与防热装置的结合比较容易。

附图说明

图1是本发明所述的软X射线管的结构示意图；

图2是本发明所述的镍集束管的截面图；

图3是本发明所述的软X射线管的运行回路简图；

图中，2-1、铍窗；2-2、铍窗支撑杆；2-3、靶极；2-4、镍集束管；2-5、环形钨灯丝；2-6、陶瓷绝缘子底座；2-7、可伐接头；2-8、支撑圆盘；2-9、镍电极杆；2-10、真空排气管；2-11、固定塞；2-12、绝缘陶瓷管；2-13、环形灯丝支撑杆；3-1、加热电源；3-2、高压电源；3-3、接地。

具体实施方式

首先说明一下本发明的设计初衷，现有的技术其结构有阳极、靶极、集束管、绝缘陶瓷、玻璃外罩、铍窗支撑杆和铍窗，该结构具有照射角度小的缺点，并且其在连续运行时因受阳极的结构所限不能及时排散在阳极积累的热量到外部使整体温度上升易引起故障，玻璃外罩是一种易碎品，而且消除静电装置一般要装在狭小的空间，但是目前的X射线管如果要装在小型的设备上的话还会受空间的限制，因此急需一种新的技术手段解决这些问题。

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1和图2所示，消除静电用软X射线管，其包括软X射线管结构，软X射线管结构设置有铍窗2-1、铍窗支撑杆2-2和96％矾土材质的陶瓷绝缘子底座2-6，铍窗2-1、铍窗支撑杆2-2钎焊在陶瓷绝缘子底座2-6上形成薄的圆型结构，在软X射线管结构的阴极部设置有环形钨灯丝2-5、镍电极杆2-9和镍集束管2-4，环形钨灯丝2-5跟所述镍电极杆2-9点焊后同所述镍集束管2-4组装在一起，镍集束管2-4内设置有绝缘陶瓷管2-12和环形灯丝支撑杆2-13，都分别与环形钨灯丝2-5相接，其中镍电极杆2-9就穿插在陶瓷绝缘管的内部，陶瓷绝缘管起到绝缘电压的作用，环形灯丝管的一端连接环形钨灯丝2-5，另一端嵌在镍集束管2-4内，主要是给环形钨灯丝2-5提供支撑作用，防止环形钨灯丝2-5滑动。

在铍窗2-1的内部设置有镀金的靶极2-3，并且靶极2-3是接地的，为了在铍窗2-1上镀金(Au)的箔膜靶极2-3上形成跟铍窗2-1同心的圆形焦点，镍集束管2-4和环形钨灯丝2-5的组装结构要求做到D:B:C＝1:2:4的比例，本发明中靶极2-3和灯丝之间的间隔是8mm，A＝15Ф(集束管孔径＝铍窗2-1的孔径)，集束管槽的深度是5mm，D＝1mm，B＝2mm，C＝4mm，其中A是指集束管槽孔径，B是指钨灯丝与集束管槽侧边的间距，C是指钨灯丝与集束管槽底面间距，D是指钨灯丝与集束管槽上面间距。

铍窗2-1是通过X射线透过的铍箔圆盘钎焊在铍窗支撑杆2-2上而成的，在铍窗支撑杆2-2上钎焊有可伐接头2-7，镍电极杆2-9上设置有支撑圆盘2-8，陶瓷绝缘子是组装所有部件用的起底座作用的部分，跟铍窗支撑杆2-2钎焊的可伐接头2-7的部位和支撑镍电极杆2-9的支撑圆盘2-8钎焊的部位需先用钼膏做金属化处理。而且为了在镍电极杆2-9上加10KV左右电压时充分绝缘，进行了20kv耐电压测试。

消除静电用软X射线管上发射的X射线具有软X射线领域的低能量，需用0.12t的铍箔为透过窗口。而且在消除静电用软X射线管中照射角度是非常重要的参数，主要取决于铍窗2-1尺寸和铍窗支撑杆2-2结构。在本发明中，加速的热电子撞击铍窗2-1内部镀金的靶极2-3时产生的X射线跟电子束方向相同，在这种结构上因照射角度变大，所以对消除静电非常有利。当发生X射线时铍窗2-1内靶极2-3焦点上产生的热，通过铍窗2-1散热，部分还经铍窗支撑杆2-2向外排出，如果支撑杆上装接防热结构的话更加容易排出热量。并且由于输入电压低，电子束跟靶极2-3冲突时在焦点发生的瞬间不会出现发热问题，所以靶极2-3选用原子序号高的金(Au)以增加X射线发生量。消除静电装置中焦点的大小是无关的，为了尽量减少由于长时间工作而损伤靶极2-3焦点部位，安装了环形的灯丝使其在靶极2-3形成跟铍窗2-1同心的大焦点。为了更有效地排放导热到铍窗2-1支撑杆的热量，在其上面设计了固定塞2-11以便另行拼接防热装置。如果电子束形成小焦点的话，焦点附近的靶极2-3很快损伤，产生X射线的能力将急剧下降。

整体组装以铍窗支撑杆2-2和可伐接头2-7用氩弧焊收尾，全部组装顺序如图3。软X射线管结构是一种局部对称结构，在软X射线管结构某一端的陶瓷绝缘子底座2-6上钎焊有用于真空排气的真空排气管2-10，完成组装的状态下，通过真空排气管2-10进行真空排气，真空度达到～10-9torr后再烘烤，在加热状态下真空度～10-7torr时封口。

如图2所示，这是本发明软X射线管的运行回路简图，本发明通过在镍电极杆2-9加加热电源3-1VF加热环形钨灯丝2-5以产生热电子，在软X射线管结构的阴极通过高压电源3-2VH加负的高电压加速所产生的热电子。加速的电子束经过镍集束管2-4集束后撞击在镀金的靶极2-3上而产生X射线，然后X射线通过软X射线管结构的照射角大小的范围发射出去，其中靶极2-3是接地3-3的。运行条件是在软X射线管结构阴极部的镍电极杆2-9上加管电压-10Kv，管电流0.6mA，环形钨灯丝2-5加热电压8V，环形钨灯丝2-5加热电流0.7A，这时在室内大气中距铍窗2-11m的处用测量仪测量了X射线量。测量的X射线量为中心部(0度)：20000mR/hr,20度：20000mR/hr,40度：19000mR/hr,50度：17000mR/hr,60度：15000mR/hr,65度：11000mR/hr,70度的时候锐减了几千mR/hr。根据测量的数据可以确认到本发明的照射角度是130度，比现有的软X射线管的照射角度40度大的多，可以有效的消除静音。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。