一种大热容量医用x射线管
阅读说明：本技术 一种大热容量医用x射线管 (Medical X-ray tube with large thermal capacity ) 是由 王颂东 于山 于 2020-12-26 设计创作，主要内容包括：本发明揭露了一种大热容量医用X射线管,包括金属外壳、阳极壳体、阴极壳体、轴承、靶盘、阴极组件、射线输出窗及排气管,所述阳极壳体包括阳极陶瓷,其为内波纹陶瓷,所述阴极壳体包括阴极陶瓷,其外壁为波纹结构。本发明采用阴极外波纹陶瓷-金属壳体-阳极内波纹陶瓷结构有效的解决了大热容量X射线管的散热问题；阴极外壳采用外波纹陶瓷结构,增大了其表面积,大大提高了其散热能力,能够及时有效地将X射线管内的热量导出X射线管外；阳极外壳采用阳极陶瓷结构,代替原先的玻璃,有效提升了X射线管的耐热和抗爬电能力,提高了X射线管的可靠性；阳极陶瓷为内波纹陶瓷,增加爬电距离,使阳极陶瓷内部间距拉长,保证足够的绝缘强度。(The invention discloses a medical X-ray tube with large heat capacity, which comprises a metal shell, an anode shell, a cathode shell, a bearing, a target disc, a cathode assembly, a ray output window and an exhaust pipe, wherein the anode shell comprises anode ceramic which is internally corrugated ceramic, the cathode shell comprises cathode ceramic, and the outer wall of the cathode shell is of a corrugated structure. The invention adopts the structure of the ceramic with the corrugated outside the cathode, the metal shell and the ceramic with the corrugated inside the anode to effectively solve the heat dissipation problem of the X-ray tube with large heat capacity; the cathode shell adopts an external corrugated ceramic structure, so that the surface area of the cathode shell is increased, the heat dissipation capacity of the cathode shell is greatly improved, and the heat in the X-ray tube can be effectively led out of the X-ray tube in time; the anode shell adopts an anode ceramic structure to replace the original glass, so that the heat resistance and the anti-creep capacity of the X-ray tube are effectively improved, and the reliability of the X-ray tube is improved; the anode ceramic is internal corrugated ceramic, the creepage distance is increased, the internal interval of the anode ceramic is lengthened, and the sufficient insulation strength is ensured.)
技术领域
本发明涉及医用探测及射线计量检测技术领域，尤其涉及一种大热容量医用X射线管。
背景技术
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射线管的灯丝电子云在阴极负高压，阳极正高压的作用下加速打到阳极靶盘上，产生X射线，由射线窗口输出有效的X射线，但是只有1％的有效X射线产生，剩余99％的能量全部转化为热量，通过不同的渠道传至X射线管外面，由X射线管套和X射线管散热器带走。
传统的X射线管主要采用玻璃绝缘结构，有：阴极玻璃-中间金属-阳极玻璃结构或者整体玻璃-阴极金属-阳极金属结构，上述两种结构由于玻璃的强度和应力问题，不适应用于大热容量的X射线管，主要是因为：
1、采用玻璃绝缘，尤其是阳极玻壳，有20％的靶盘热量要通过玻璃辐射到X射线管外，由于玻璃的软化温度低(软化温度为550℃)而且存在TK100 值的致命缺陷，当热量过于集中时容易产生放电现象。(注：TK100是指玻璃达到某一个温度点的时候绝缘强度迅速下降，一般X射线管的玻璃TK100 值为300度左右)。
2、玻璃封接部位机械强度低，由于阳极玻壳承载了靶盘和轴承的重量，阴极玻壳承载了阴极头及芯柱的重量，而且玻璃在封接过程中只能通过手工来保证玻璃和可伐的同轴度，导致了在工艺过程中焊接时必然会产生应力，当在一定的热量条件下玻璃会产生裂纹或炸点。
3、工艺复杂，多处焊缝，参见图4 (现有技术的X射线管)阴极部位有 3处焊缝，多一道焊缝就多了一道漏气的可能性，为了避免漏气增加必要的工艺步骤保证焊缝的可靠性导致工艺复杂。
因此有必要提供一种新的大热容量医用X射线管来解决现有技术中存在的部分问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种散热效果较好的大热容量医用X射线管，以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：一种大热容量医用X 射线管，其包括金属外壳、分别连接在所述金属外壳两端的阳极壳体和阴极壳体、连接在所述阳极壳体内部的轴承、与所述轴承连接的靶盘、连接在所述阴极壳体内部的阴极组件、开设在所述金属外壳上的射线输出窗以及与所述金属外壳连接的排气管，所述靶盘收容在所述金属外壳内，所述阳极壳体包括阳极陶瓷以及与所述阳极陶瓷连接的阳极导热金属，所述阳极陶瓷与所述金属外壳连接，所述阳极陶瓷为内波纹陶瓷，其内表面上开设有若干均匀分布的陶瓷凹槽，所述阴极壳体包括阴极陶瓷，所述阴极陶瓷的外壁为波纹结构。
所述金属外壳采用特殊散热金属材料，该材料为一种铜镍合金，其中镍的配比在40％以上。
所述靶盘为长中空结构，其包括靶盘石墨，所述轴承连接在远离所述靶盘石墨的所述靶盘的一端。
所述阳极壳体还包括阳极屏蔽环，所述阳极屏蔽环连接在所述阳极陶瓷与所述金属壳体之间，所述阳极屏蔽环上开设有若干阳极屏蔽环开槽。
所述阳极陶瓷的两端分别连接有阳极小可伐与阳极大可伐，所述阳极小可伐与所述阳极导热金属连接，所述阳极大可伐与所述阳极屏蔽环连接。
所述阳极小可伐与所述阳极导热金属的连接处设有第一阳极端封，两者采用端面氩弧焊连接在一起，所述阳极大可伐与所述阳极屏蔽环的连接处设有第二阳极端封，两者采用端面氩弧焊连接在一起。
所述阴极壳体还包括连接在所述阴极陶瓷端部的阴极可伐，所述阴极陶瓷与所述阴极可伐通过高温钎焊一次焊接成型。
所述阴极组件包括连接在所述阴极陶瓷内部的固定套、连接在所述阴极陶瓷上且收容在所述固定套内部的芯柱、连接在所述芯柱上的吸气剂、与所述固定套连接的排气灯丝以及位于所述排气灯丝侧边的阴极头，所述阴极陶瓷、所述固定套、所述芯柱及所述阴极可伐通过模具高温钎焊一体成型。
所述阴极陶瓷包括阴极波纹陶瓷管以及连接在所述阴极波纹陶瓷管内的陶瓷连接部，所述芯柱连接在所述陶瓷连接部上，所述固定套连接在所述陶瓷连接部的一侧。
与现有技术相比，本发明大热容量医用X射线管的有益效果在于：采用阴极外波纹陶瓷-金属壳体-阳极内波纹陶瓷结构有效的解决了大热容量X射线管的散热问题；阴极外壳采用外波纹陶瓷结构，增大了阴极外壳的表面积，大大提高了阴极陶瓷的散热能力，能够及时有效地将X射线管内的热量导出 X射线管外；阳极外壳采用阳极陶瓷结构，代替原先的玻璃，有效提升了X 射线管的耐热和抗爬电能力，提高了X射线管的可靠性；阳极陶瓷为内波纹陶瓷，增加爬电距离，使阳极陶瓷内部间距拉长，保证足够的绝缘强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明大热容量医用X射线管的示意图；
图2是本发明阳极壳体的示意图；
图3是本发明阴极壳体和阴极组件的示意图；
图4是现有技术的X射线管的示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参看图1至图4，本发明为一种大热容量医用X射线管，其包括金属外壳1、分别连接在金属外壳1两端的阳极壳体2和阴极壳体3、连接在阳极壳体2内部的轴承4、与轴承4连接的靶盘5、连接在阴极壳体3内部的阴极组件6、开设在金属外壳1上的射线输出窗7以及与金属外壳1连接的排气管 8，靶盘5收容在金属外壳1内。
金属外壳1采用特殊散热金属材料，该材料为一种铜镍合金，其中镍的配比在40％以上，是近些年才有的一种材料，而且还未在X射线管中采用，其易加工，具有高散热性，可以替代原输出结构中的过渡金属。
请参看图1和图2，阳极壳体2包括阳极陶瓷21以及与阳极陶瓷21连接的阳极导热金属22，阳极陶瓷21与金属外壳1连接。使用阳极陶瓷21代替原先的玻璃，能够有效提升X射线管的耐热和抗爬电能力，提高X射线管的可靠性；阳极陶瓷21采用95％、97％、99％的三氧化二铝工业陶瓷，由于陶瓷可以耐受1400度高温，承受二次电子轰击的能力远远高于玻璃，提高了X 射线管的寿命。阳极陶瓷21为内波纹陶瓷，其内表面上开设有若干均匀分布的陶瓷凹槽23，将阳极陶瓷21设计为内波纹陶瓷，增加爬电距离，使阳极陶瓷21内部间距拉长，保证足够的绝缘强度。
阳极壳体2还包括阳极屏蔽环24，阳极屏蔽环24连接在阳极陶瓷21与金属壳体1之间，阳极屏蔽环24上开设有若干阳极屏蔽环开槽25，在阳极陶瓷21与靶盘5之间增加阳极屏蔽环24，保证钎焊面不受热量和二次电子冲击，提高X射线管的可靠性。
阳极陶瓷21的两端分别连接有阳极小可伐26与阳极大可伐27，阳极小可伐26与阳极导热金属22连接，阳极大可伐27与阳极屏蔽环24连接。阳极小可伐26与阳极导热金属22连接处设有第一阳极端封28，两者采用端面氩弧焊连接在一起。阳极大可伐27与阳极屏蔽环24的连接处设有第二阳极端封29，两者采用端面氩弧焊连接在一起。由于两个氩弧焊焊接的零件是薄壁焊接，提高了焊接的可靠性，并且由于阳极小可伐26与阳极导热金属22 以及阳极大可伐27与阳极屏蔽环24均采用了端封结构，焊料和金属、陶瓷形成圆弧状的焊接浸润角，具有很高的焊接强度，能够提高X射线管在高离心力下的整机使用可靠性。
请参看图1，靶盘5为长中空结构，其包括靶盘石墨51，轴承4连接在远离靶盘石墨51的靶盘5的一端，如此设置，轴承4远离靶盘5的高温区，提高轴承4的可靠性。
请参看图1和图3，阴极壳体3包括阴极陶瓷31，阴极陶瓷31的外壁为波纹结构，增大了阴极陶瓷31的表面积，大大提高了阴极陶瓷31的散热能力，能够及时有效地将X射线管内的热量导出X射线管外。阴极陶瓷31采用95％、97％或99％三氧化二铝工业陶瓷。阴极壳体3还包括连接在阴极陶瓷31端部的阴极可伐32，阴极陶瓷31与阴极可伐32通过高温钎焊一次焊接成型，阴极可伐32与金属壳体1采用端封焊接的方式连接在一起，提高了焊接的可靠性。
阴极组件6包括连接在阴极陶瓷31内部的固定套61、连接在阴极陶瓷 31上且收容在固定套61内部的芯柱62、连接在芯柱62上的吸气剂63、与固定套61连接的排气灯丝64以及位于排气灯丝64侧边的阴极头65，阴极陶瓷 31、固定套61、芯柱62及阴极可伐32通过模具高温钎焊一体成型。通过该阴极组件6和阴极壳体3与现有技术中X射线管(参见图4)比较可知，该X 射线管只有一个焊缝10，而现有技术中有焊缝一101、焊缝二102和焊缝三 103三个焊缝，焊缝处的连接强度相对于一体式结构要低很多，且该X射线管现对于三个焊缝而言，发生开裂漏气的几率为三分之一。该阴极组件6增加排气灯丝64，该排气灯丝64是在X射线管的生产过程中使用的，由于X 射线管工作温度高，而生产过程中的排气温度要远高于X射线管在使用中的温度，正常灯丝的负载很难做到排气时的最高温度，所以增加排气灯丝以保证排气时X射线管能够达到极限温度，这样X射线管在正常使用中不会再有残余气体放出，提高了X射线管的可靠性；采用吸气剂63，排气时需要激活，老练时吸收管内残余气体，该吸气剂63可以与X射线管内的残余气体发生化学反应，吸气过程不可逆，能够提高X射线管内真空度1个数量级，大大减少了X射线管在使用过程中的大火现象，甚至不打火，保证了CT机的图像质量。
阴极陶瓷31包括阴极波纹陶瓷管311以及连接在阴极波纹陶瓷管311内的陶瓷连接部312，芯柱62连接在陶瓷连接部312上，固定套61连接在陶瓷连接部312的一侧。
本发明大热容量医用X射线管，采用阴极外波纹陶瓷-金属壳体-阳极内波纹陶瓷结构有效的解决了大热容量X射线管的散热问题，阴极外壳采用外波纹陶瓷结构，增大了阴极外壳的表面积，大大提高了阴极陶瓷的散热能力，能够及时有效地将X射线管内的热量导出X射线管外；阳极外壳采用阳极陶瓷结构，代替原先的玻璃，有效提升了X射线管的耐热和抗爬电能力，提高了X射线管的可靠性；阳极陶瓷为内波纹陶瓷，增加爬电距离，使阳极陶瓷内部间距拉长，保证足够的绝缘强度。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求的范围内。