專利名稱：X射線源組合件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及x射線源組合件，也稱為x射線產(chǎn)生裝置。更確切地說，本發(fā)明涉及一 種x射線源組合件，其包含外殼、外殼內(nèi)的x射線管以及經(jīng)設(shè)計(jì)以優(yōu)化組合件操作的其它支撐元件。
背景技術(shù)：
X射線源組合件是此項(xiàng)技術(shù)中已知的，且被廣泛認(rèn)為是用于多種應(yīng)用中的非常有價(jià) 值的工具，所述應(yīng)用的范圍從醫(yī)學(xué)領(lǐng)域直到較新近對(duì)爆炸物的檢測(cè)。舉例來說，就醫(yī)學(xué) 領(lǐng)域而言，此種組合件通常用于如診斷和治療放射學(xué)的領(lǐng)域。就爆炸物檢測(cè)而言，此類 組合件較新近適于在本發(fā)明受讓人生產(chǎn)的檢測(cè)設(shè)備內(nèi)使用，所述檢測(cè)設(shè)備用于在在航空 公司行李傳送器上移動(dòng)的行李等中檢測(cè)爆炸物。以上共同待決專利申請(qǐng)案中界定了此類設(shè)備的實(shí)例。一般而言，如本文所界定的x射線源組合件的操作是相似的。 一般而言，在電子產(chǎn)
生、加速到高速并接著突然停止時(shí)會(huì)產(chǎn)生x射線或x射線輻射。通常，這個(gè)過程在x射 線管內(nèi)發(fā)生，所述射線管包含通常由玻璃或金屬與玻璃的組合組成的抽氣泡(evacuated envelope)。陰極結(jié)構(gòu)通常位于所述泡內(nèi)，用于在管被激活時(shí)產(chǎn)生電子。陽極結(jié)構(gòu)位于與 陰極結(jié)構(gòu)略微隔開的位置(間隙)處，且經(jīng)設(shè)計(jì)以用于接收由陰極發(fā)射的電子。在陰極 與陽極之間施加電壓電位，其促使從陰極結(jié)構(gòu)(也稱為燈絲)發(fā)射的電子形成束的細(xì)流， 所述束朝陽極結(jié)構(gòu)上的表面(也稱為耙)加速到非常高的速度。這個(gè)陽極耙表面由具有 高原子序數(shù)的難熔金屬構(gòu)成，使得當(dāng)電子撞擊所述表面時(shí)，所得的動(dòng)能中至少有一部分 轉(zhuǎn)換成具有非常高的頻率的電磁波，這些便是x射線。所得的x射線從靶表面發(fā)出，并 接著被對(duì)準(zhǔn)以穿透到物體中，所述物體例如為上述沿著傳送器移動(dòng)的行李。如上所述， 當(dāng)在爆炸物檢測(cè)設(shè)備內(nèi)使用時(shí)，這些x射線會(huì)穿過行李，被檢測(cè)到，并接著經(jīng)過分析以 便確定行李內(nèi)的物體的性質(zhì)。一般而言，x射線組合件中提供的輸入能量的相對(duì)較小部分導(dǎo)致產(chǎn)生x射線。電子 碰撞靶表面所產(chǎn)生的動(dòng)能的大部分轉(zhuǎn)換成熱量，其可達(dá)到非常高的溫度。所述熱量被陽 極吸收且不但傳導(dǎo)到陽極組合件的其它部分，而且傳導(dǎo)到抽氣泡內(nèi)的其它x射線管組件， 并且還傳導(dǎo)到將x射線管保持在其中的x射線組合件的其它部分。隨著時(shí)間的過去，此熱量可能損壞陽極、陽極組合件、整個(gè)組合件的其它管組件和/或其它內(nèi)部零件，并且可 能縮短x射線管的操作壽命和/或降低管的性能和操作效率。已使用了若干種方法來幫助減輕因存在這些高操作溫度而導(dǎo)致的問題。舉例來說， 在有些x射線裝置中，x射線靶或焦點(diǎn)軌跡位于旋轉(zhuǎn)陽極圓盤的環(huán)形部分上。所述陽極 又安裝在支撐軸和轉(zhuǎn)子組合件上，所述支撐軸和轉(zhuǎn)子組合件接著可通過馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。在操 作期間，圓盤高速旋轉(zhuǎn)，從而促使焦點(diǎn)軌跡連續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)入或離開電子束的路徑，使得電 子束僅與沿著焦點(diǎn)軌跡的任何給定點(diǎn)接觸較短的時(shí)間段。這允許軌跡的其余部分在其用 以旋轉(zhuǎn)回到電子束路徑中的時(shí)間期間冷卻，借此減少由陽極吸收的熱量的量。雖然陽極 旋轉(zhuǎn)減少了焦點(diǎn)軌跡上的焦點(diǎn)處存在的熱量的量，但大量熱量仍然傳遞到陽極、陽極驅(qū) 動(dòng)組合件以及組合件外殼內(nèi)的其它組件。另一方法是將形成抽氣泡的外殼放置在第二外部金屬(例如，鉛)外殼內(nèi)，所述第 二外部金屬外殼充當(dāng)輻射屏蔽以防止輻射泄漏，并進(jìn)而充當(dāng)冷卻媒介的容器，所述媒介 中的一種眾所周知的媒介是油(也稱為介電油，因?yàn)槠錄]有導(dǎo)電特性)。此項(xiàng)技術(shù)中已知 使用此種油并通過泵使其在內(nèi)部抽氣外殼的外部表面上循環(huán)。當(dāng)熱量從x射線管組件(陽極、陽極驅(qū)動(dòng)組合件(如果使用的話)等)處散發(fā)時(shí)，所述熱量輻射到抽氣外殼的外部
表面，并接著至少部分被冷卻液流體吸收。經(jīng)過加熱的冷卻液流體接著傳遞到某種形式 的熱交換裝置(例如，輻射表面)，以允許移除大部分熱量。接著，通過泵將所述流體再 次往回循環(huán)并通過外部外殼，且重復(fù)所述處理。油也可充當(dāng)電絕緣體，并減小抽氣外殼 與外部外殼之間出現(xiàn)電弧的可能性。因此，至關(guān)重要的是，油要在x射線組合件內(nèi)適當(dāng) 地循環(huán)。有些己知的X射線源已經(jīng)無需使用外部外殼和油作為冷卻液/介電媒介。舉例來說， 有些解決方案利用強(qiáng)制風(fēng)從抽氣外殼及其組件中移除熱量。然而，這些方法因多種原因 而并不完全令人滿意。舉例來說，已知的利用強(qiáng)制風(fēng)作為冷卻媒介的X射線產(chǎn)生裝置適 于高壓x射線應(yīng)用；這類應(yīng)用通常在陽極與陰極之間利用150kv或更高的操作電位。高 操作電壓導(dǎo)致操作溫度較高，而為了確保通過空氣對(duì)流來移除充分的熱量，這些x射線 管通常裝備有形成在抽氣泡外部表面上的散熱片或溝道以增強(qiáng)熱量移除。不難理解，對(duì) 額外結(jié)構(gòu)的這種需要會(huì)增加制造復(fù)雜性，并且涉及對(duì)組合件的額外物理空間要求。與x射線組合件特別是以相對(duì)較高的電壓(例如，150kv以上的電壓)操作的組合 件相關(guān)的另一顧慮是，陽極與陰極結(jié)構(gòu)之間可能會(huì)出現(xiàn)不可接受的弧。此種弧當(dāng)然可能 破壞x射線管的內(nèi)部組件，并導(dǎo)致對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的其它損壞。X射線管具有高內(nèi)部真空， 且因此，內(nèi)部金屬零件可能會(huì)在管不被使用時(shí)污染真空。 一般來說，此種污染會(huì)在管的 正常操作期間復(fù)合。然而，如果并未進(jìn)行成功復(fù)合，那么所述污染可能會(huì)導(dǎo)致被稱為"微弧"或甚至大弧的效應(yīng)。在大多數(shù)情況下，微弧只是導(dǎo)致管的所檢測(cè)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常， 且將隨著管的繼續(xù)操作而自愈。然而，大弧每當(dāng)出現(xiàn)時(shí)便將進(jìn)一步污染真空。管在運(yùn)行 給定的時(shí)間段(取決于弧損壞的程度)后將被除氣，從而其可被返回以進(jìn)行全面養(yǎng)護(hù)。 然而，如果損壞較大，那么管將需要更換。在常規(guī)的管設(shè)計(jì)中，用電源來檢測(cè)弧，如果 出現(xiàn)過度電流則表明存在弧。以下文獻(xiàn)中描述了各種x射線組合件的實(shí)例。在美國專利3,473,028中，描述了一種相對(duì)較小的射線照相檢驗(yàn)器械，其包含具有介 電材料構(gòu)成的壁的外殼、固定到外殼壁的內(nèi)部表面上的導(dǎo)電襯套以及流入和流出構(gòu)件， 所述流入和流出構(gòu)件與外殼的內(nèi)腔室連通，以允許絕緣、介電媒介自由地循環(huán)進(jìn)入和離 開所述腔室。在美國專利4，079，217中，描述了一種用于改進(jìn)金屬波紋管的壽命的器械，所述金屬 波紋管用于其中具有可移動(dòng)元件的密封裝置中，例如用于真空繼電器和斷路器中。金屬 波紋管的旋圈中的一軸向長度中填充有硅樹脂介電凝膠，所述軸向長度包含鄰近波紋管
的可移動(dòng)末端的若干此種旋圈，據(jù)說借此可在鄰近可移動(dòng)末端的波紋管部分中減弱軸向 機(jī)械振動(dòng)并防止應(yīng)力過度增長。
在美國專利4,127,776中，描述了一種用于牙科射線照相的常規(guī)x射線管和屏蔽組合 件。所述常規(guī)組合件具有x射線管，其附著在末端開口的圓柱形屏蔽內(nèi)，使得管的焦點(diǎn) 相對(duì)于提供于屏蔽中的小開口而居中。通過試錯(cuò)方法實(shí)現(xiàn)此管屏蔽組合件在x射線產(chǎn)生 器內(nèi)的定位。改進(jìn)之處包含內(nèi)部有螺紋的管狀部件，所述部件從屏蔽向外延伸，并且圍 繞屏蔽的小開口同心地延伸。所述有螺紋的管狀部件由設(shè)置在x射線產(chǎn)生器的出射端口 開口內(nèi)的過濾元件接納。由于在管狀部件與出射端口開口之間提供緊密尺寸間隙，所以 當(dāng)過濾元件與管狀部件嚙合時(shí)，管狀部件可自動(dòng)在x射線產(chǎn)生器內(nèi)的x射線管和屏蔽中 自我定心。
在美國專利4,355,410中，描述了一種封圍的、獨(dú)立的、空氣冷卻的工業(yè)x射線機(jī)器， 其外殼也是氣體到氣體熱交換器。X射線管和電力變壓器的圓柱形金屬外殼經(jīng)過加工以 提供許多個(gè)窄的徑向溝槽，所述徑向溝槽的內(nèi)表面和外表面上均具有居間窄葉片。外部 覆蓋著薄壁圓柱形封套，以提供多個(gè)縱向通路。內(nèi)部管狀套筒為x射線管提供支撐，并 且適于在內(nèi)部溝槽內(nèi)部緊密配合，以便在內(nèi)部表面上提供多個(gè)縱向通路。外殼用端板封 閉和密封，且內(nèi)部填充有所選的具有所選氣壓的熱傳遞和絕緣氣體。內(nèi)部風(fēng)扇促使氣體 在x射線管上循環(huán)，并循環(huán)回到內(nèi)部縱向通路，并到達(dá)風(fēng)扇。外部風(fēng)扇使得室內(nèi)空氣循 環(huán)通過外部縱向通路。
在美國專利4,841,557中，描述了一種其中具有產(chǎn)熱組件的x輻射器，所述產(chǎn)熱組件 封圍在外殼中，外殼內(nèi)所述組件周圍填充有絕緣流體。循環(huán)泵與外殼內(nèi)部成流體連通， 且具有相應(yīng)的端口，流體通過所述端口循環(huán)并在端口之間通過泵，以便輔助從組件中散熱。所述泵可集成在外殼內(nèi)，或者附接到外殼外部，只有其端口與外殼內(nèi)部連通。所述 泵可以是具有流體傳送元件(例如，船推進(jìn)器)的鼠籠式感應(yīng)馬達(dá)，所述流體傳送元件與轉(zhuǎn)子形成一單元并與定子一起布置在保護(hù)外殼中。
在美國專利4,884,292中，描述了一種x射線管，其大體上包括抽氣管泡，所述抽氣 管泡主要由金屬造成并且具有第一和第二端壁以及圓柱形側(cè)壁，從而將旋轉(zhuǎn)的陽極封圍 起來，使其靶表面面向第二端壁。傳熱套筒從第一端壁延伸經(jīng)過陽極以從陽極接收熱量， 并將熱量傳遞到端壁以進(jìn)行消散。套筒末端的傳熱十字板進(jìn)一步封圍陽極以接收并傳遞 熱量。管泡安裝在圓柱形管外殼內(nèi)，第一端壁與帶有散熱片的安裝板接觸以進(jìn)行散熱。 管泡表面保持充分的冷卻以便涂覆一層鉛，借此使管緊致。陽極和陰極電饋送件通過第
二端壁。電饋送件具有上面涂有鉛的角狀終端。在美國專利5,086,449中，描述了一種x射線管，其中油循環(huán)通過熱交換器以降低其 溫度。更具體來說，在陰極終端組合件周圍的喇叭狀部分的最上部分中的吸入管末端附 近，界定至少一個(gè)熱冷卻液流體接收孔口。流體中的氣泡被汲取到吸入管孔口中，所述 氣泡可能被x射線管外殼內(nèi)部的電場(chǎng)電離，從而導(dǎo)致x射線管電流的不規(guī)則性和相應(yīng)的 x射線管輸出的不規(guī)則性。除泡器在冷卻的冷卻液流體返回到x射線管的陽極喇叭狀部 分之前從所述冷卻液流體中移除氣泡?；蛘?，可通過熱交換器和泵的作用使氣泡被再吸 收、溶解或均勻化。冷卻液流體經(jīng)過x射線管的中央部分，吸收熱量且返回到陰極喇叭 狀部分。在美國專利5,357,555中，描述了一種用于操作具有x射線輻射器的x射線裝備的方 法，所述x射線輻射器包括位于填充有電絕緣液體的外殼中的x射線管。借此，將所述 電絕緣液體以一定的時(shí)間間隔進(jìn)行除氣，以防止因所產(chǎn)生的x射線輻射導(dǎo)致電絕緣液體 分解而產(chǎn)生的氣體削弱x射線輻射器的高電壓強(qiáng)度。在美國專利5，802，140中，描述了一種具備單式真空罩殼的x射線產(chǎn)生器械，其具有 旋轉(zhuǎn)的陽極靶和陰極組合件，用于產(chǎn)生x射線，所述x射線通過x射線窗透射。陰極組 合件通過真空罩殼頂壁中的開口而放置在真空罩殼內(nèi)，并且包括完全覆蓋此開口的圓盤。 單式真空罩殼與圓盤形成輻射屏蔽。為了增加單式真空罩殼的熱容量并將x射線產(chǎn)生器 械安裝到臺(tái)架中，進(jìn)一步包括安裝臺(tái)，所述安裝臺(tái)可耦合到或包圍單式真空罩殼。x射 線窗放置在安裝臺(tái)內(nèi)?？衫么稗D(zhuǎn)接件來進(jìn)行x射線窗安裝。在美國專利6,254,272中，描述了據(jù)說可延長x射線管壽命的方法和器械，所述x射 線管含有"插入物"以產(chǎn)生x射線。所述插入物收納在外殼中，其中在所述外殼中絕緣 流體在所述插入物周圍循環(huán)，以提供熱和電絕緣。此專利包含用于從絕緣油中除水的方 法和器械。 一個(gè)實(shí)施例包含處理器，所述處理器含有用于將水以蒸汽形式從油中移除的 聚結(jié)元件。其它實(shí)施例包含用于使外殼內(nèi)部干燥的方法和裝置。另一實(shí)施例包含含有處理器的套件，所述處理器具有用于從絕緣油中除水的聚結(jié)元件。在美國專利6,487,273中，描述了一種射線照相器械，其利用單個(gè)一體式外殼來為陽 極和陰極組合件提供抽氣泡。所述一體式外殼據(jù)說可提供充分的輻射阻擋和傳熱特征， 從而無需額外的外部外殼。 一體式外殼通過空氣來冷卻，且因此不利用任何冷卻劑。此 外， 一體式外殼用罐封材料絕緣，所述材料使一體式外殼及其組件電絕緣，且還限制在 操作期間從外殼發(fā)出的噪音量。在替代實(shí)施例中，據(jù)說可通過使用設(shè)置在管內(nèi)部的所選
區(qū)域中的罐封材料來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的熱和電絕緣特性。罐封材料與通過管組合件的優(yōu)化氣流 協(xié)作，以有效并連續(xù)地從中移除熱量。在美國專利6,494,618中，描述了用于在產(chǎn)生x射線輻射的裝置中改進(jìn)輻射衰減的裝 置。該專利揭示了一種高電壓插座，所述插座適于容納高電壓連接器以向x射線管供電， 且所述插座由介電材料與x射線衰減材料(例如，衰減x射線的金屬化合物)的混合物 形成。碰撞在高電壓插座上的原本會(huì)穿過未屏蔽插座的x射線輻射被x射線衰減材料吸 收或分散，而無需額外的x射線屏蔽。還揭示了一種x射線外殼組合件，其包含適于容 納x射線管的x射線外殼以及高電壓插座，其中所述高電壓插座和(視情況而定)x射 線外殼中的一部分由介電材料與x射線衰減材料的混合物形成。在印刷出版的第US2002/0020547 Al號(hào)專利申請(qǐng)案中，描述了一種高電壓產(chǎn)生器， 其經(jīng)過均衡以實(shí)現(xiàn)特別低的重量與高輸出功率的結(jié)合，并且顯著地適合用于旋轉(zhuǎn)x射線 系統(tǒng)，例如使用計(jì)算機(jī)的層析成像器械。為此，所述高電壓產(chǎn)生器具備混合絕緣，其盡 可能由高電阻泡沫和絕緣液體形成。所述泡沫經(jīng)過成形和布置以便在要求熱量排放或電 力強(qiáng)度強(qiáng)于僅靠高電阻泡沫可保證的量的區(qū)域中形成溝道，絕緣液體可通過所述溝道流 動(dòng)。在印刷出版的第US2002/0196905 Al號(hào)專利申請(qǐng)案中，據(jù)說可通過用過濾構(gòu)件從冷 卻液流體中過濾金屬顆粒和其它分解產(chǎn)物而延長x射線管的使用壽命，所述過濾構(gòu)件永 久地包含在閉環(huán)冷卻流體回路中，所述回路還包含泵構(gòu)件和熱交換構(gòu)件。在印刷出版的第US2005/0232395A1號(hào)專利申請(qǐng)案中，描述一種用于高電壓裝置(包 含x射線管)中的介電連接器。所述連接器包括介電材料，且在附接到x射線管之前預(yù) 成形。連接器的預(yù)成形在其中產(chǎn)生第一腔部分，所述第一腔部分的形狀與管表面的相應(yīng) 區(qū)段一致。還界定第二腔部分用于接納高電壓插座。 一旦附接到管，第一腔部分便接納 相應(yīng)的管區(qū)段。將高電壓插座接納到第二腔部分中，且使其與管表面上界定的插座電連 接。所述插座使經(jīng)過電極的高電壓信號(hào)能夠與管內(nèi)設(shè)置的陽極或陰極連接。連接器的預(yù) 成形使連接器在附接到管之前能夠進(jìn)行測(cè)試和修理，從而節(jié)約資源、時(shí)間和成本。從下文可了解，本發(fā)明對(duì)使用x射線管并將x射線管定位在外殼內(nèi)的己知x射線源 組合件提出改進(jìn)。本發(fā)明用于增強(qiáng)對(duì)x射線管和組合件的其它內(nèi)部零件的冷卻，同時(shí)還 確保用有效的手段將x射線管電耦合到x射線管被供電所通過的必要的電連接。此外， 本發(fā)明提供用于檢測(cè)x射線管的陽極與陰極結(jié)構(gòu)之間的不合需要的弧從而告知組合件操 作員組合件可能受到的損害或破壞的構(gòu)件。從以下詳細(xì)描述內(nèi)容中將容易辨別出本發(fā)明
的額外特征。相信具有這些所需特征及其它通過以下教示可辨別的特征的X射線源組合件將提出 此項(xiàng)技術(shù)中的重大進(jìn)步。 發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的主要目的是增強(qiáng)x射線源組合件技術(shù)。本發(fā)明的另一目的是提供一種x射線源組合件，其用于增強(qiáng)對(duì)組合件的冷卻、容易 檢測(cè)組合件的陽極與陰極元件之間的不合需要的弧，并增強(qiáng)x射線管與向組合件提供電力的電連接的連接性。本發(fā)明的又一目的是提供一種可以最終消費(fèi)者可接受的成本制造的x射線源組合件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種X射線源組合件，其包括外殼；X射線管，所 述X射線管包含其中具有陽極的第一端部和其中具有陰極的第二端部，此X射線管適于 在x射線源組合件操作期間發(fā)射x射線；以及套節(jié)部件，其位于所述外殼內(nèi)并且包含第 一部分和第二部分，所述第一部分和/或所述第二部分在其中界定開口，所述x射線管當(dāng) 在X射線源組合件操作期間發(fā)射x射線時(shí)位于套節(jié)部件內(nèi)，這些x射線穿過所界定的開□。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的X射線源組合件的端視圖；圖2是部分地以橫截面展示圖1的x射線源組合件的側(cè)視圖，其是沿著圖1中線2-2 截取的；圖3也是部分地以橫截面展示圖1的x射線源組合件的側(cè)視圖，其是沿著圖1中線 3-3截取的；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的套節(jié)部件、套節(jié)底座和x射線管布置的分解透視圖； 圖5是展示為鄰近冷卻油管的圖4的x射線管和套節(jié)底座的分解透視圖，所述冷卻 油管也形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的x射線源組合件的一部分；圖6是圖5的結(jié)構(gòu)的局部分解透視圖，其是從相對(duì)端截取的；以及圖7是以橫截面說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的弧檢測(cè)器的放大多倍的局部視圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，連同其其它和另外的目的、優(yōu)點(diǎn)及能力，結(jié)合上述圖式參 看以下揭示內(nèi)容和所附權(quán)利要求書。應(yīng)了解，各圖中將使用相似標(biāo)號(hào)來指示相似元件。
本文使用的術(shù)語"x射線管"是指發(fā)射出x射線輻射的燈，其包含具有端部(通常 是相對(duì)的)的玻璃泡，其中一個(gè)端部具有陽極結(jié)構(gòu)且另一末端具有陰極結(jié)構(gòu)。以上文獻(xiàn) 中的各個(gè)文獻(xiàn)中描述了此類x射線管的實(shí)例。本文使用的術(shù)語"X射線源組合件"是指經(jīng)設(shè)計(jì)以在其中容納x射線管的結(jié)構(gòu)，且 其用于提供連接構(gòu)件以便將x射線管電耦合到合適的電源，使得所述管可按照期望起作 用，并且還用于在組合件操作期間冷卻x射線管。以上文獻(xiàn)中的各個(gè)文獻(xiàn)中描述了此類 組合件的實(shí)例。本文使用的術(shù)語"套節(jié)部件"是指經(jīng)設(shè)計(jì)以具有位于其中的x射線管使得所述管可 通過x射線源組合件的連接構(gòu)件而電耦合到電源的套節(jié)結(jié)構(gòu)。圖1中，展示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的x射線源組合件11。組合件11包含外部外 殼13和兩個(gè)電力電纜端口 15和17,后者經(jīng)設(shè)計(jì)以收納高電壓電力電纜19 (圖3中展示 了一個(gè)電力電纜)，所述高電壓電力電纜經(jīng)設(shè)計(jì)以向位于組合件內(nèi)的組合件的x射線管 21 (圖2和圖3)提供電力。從圖3中可以看到，電纜19在"香蕉形"插頭23和"香 蕉形"安裝插頭柱25組合件中終止，所述插頭和插頭柱組合件又電耦合到導(dǎo)體板27。 板27又通過導(dǎo)體螺栓29電耦合到x射線管21，所述導(dǎo)體螺栓29如圖所示擰入管21的 末端中。從圖l中可進(jìn)一步看到，組合件11進(jìn)一步包含大體為環(huán)形的端板31，其恰好在 兩個(gè)電力電纜端口 15和17下方固定到外部外殼13上。同樣如圖1所示，組合件11進(jìn) 一步包含末端連接器33，其相對(duì)于組合件的中心軸以某一角度向上突起(當(dāng)如圖2和圖 3中從側(cè)面觀看時(shí))。連接器33經(jīng)設(shè)計(jì)以提供與本發(fā)明的各個(gè)內(nèi)部元件的電耦合，所述 內(nèi)部元件將在下文中更詳細(xì)界定。圖1還說明了控制模塊35，其位于外部外殼13的頂 上并固定到外部外殼13。在圖2和圖3中也可看到控制模塊35,其鄰近提升塊37，所 述提升塊也固定到外部外殼上。所述提升塊的作用是提供提升點(diǎn)以便安裝和拆除組合件。 最后，圖1中說明的組合件11展示為包含安裝凸緣38和至少兩個(gè)定位銷40 (同樣見圖 2和3)，用于將組合件11安裝在合適的結(jié)構(gòu)內(nèi)，例如安裝在上述待決申請(qǐng)案S.N. 11,091,521中界定的結(jié)構(gòu)內(nèi)。X射線管21優(yōu)選為工業(yè)x射線管，且在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，是Varian Medical Systems出售的一種產(chǎn)品標(biāo)號(hào)為"V160-32G"的x射線管，該公司的營業(yè)地點(diǎn)為1678 S. Pioneer Road, Salt Lake City, Utah 。然而，這并不意圖限制本發(fā)明，因?yàn)槠渌黿射線管可 成功地用作本發(fā)明的一部分。簡(jiǎn)單地說，x射線管是一種用于產(chǎn)生特定種類的電磁輻射 的裝置。每一 x射線管由帶負(fù)電的陰極和帶正電的陽極構(gòu)成。與燈泡(或燈) 一樣，陰 極中含有燈絲。向所述燈絲施加電壓或電流，從而產(chǎn)生電子流，所述電子以接近光速的 速度飛馳短距離而撞擊到金屬陽極中。所述碰撞會(huì)產(chǎn)生X射線。陰極/陽極組合件位于(玻 璃燈泡的)內(nèi)部鉛襯外殼中，以防止在所有方向上發(fā)射輻射。在此內(nèi)部外殼內(nèi)形成真空， 使得電子能夠以可能最快的速度從陰極移動(dòng)到陽極。外殼中的孔將x射線從管中引導(dǎo)出 去。來自特定管的x射線的穿透力取決于其可處理的電壓電平。以40,000伏(40Kv)運(yùn) 行的管可穿透一小塊材料樣本。舉例來說，產(chǎn)生可穿透行李和人體的x射線需要較大的 電壓電平，且在x射線管21的情況下，所述電壓電平為160 Kv。行李檢查x射線管可以 較高電壓操作，其中包含250和甚至300 Kv。如上所述，x射線管中的總能量中只有大 約0.5%轉(zhuǎn)換成可使用的x射線。大約99.5%的能量變成無用的熱量。在如圖2和3所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，陰極41展示為位于管21的左端部分，而 陽極43展示為位于右端部分。如所解釋的，電纜19連接到陽極43 (經(jīng)由螺栓29)。本 發(fā)明中使用的"V160-32G"x射線管包含用于陰極的鎢絲且以160Kv的最大值操作。其 可提供連續(xù)的至多達(dá)320瓦特，其中目標(biāo)角為40度且x射線覆蓋為76度。管21包含圍 繞陽極末端的銅罩45。管的長度約為7.3英寸且重量僅約為2英鎊(lkg)。玻璃包含鈹 以確保低過濾，其會(huì)通過攔截二次電子而減少玻璃壁電荷以及雜散輻射。根據(jù)本發(fā)明的教示，x射線管21保持在套節(jié)部件51內(nèi)，所述套節(jié)部件由聚合材料 組成(優(yōu)選的聚合物為聚乙烯，且更確切地說，由ASTMD4020-01定義的超高分子量聚 乙烯(UHMWPE)，其提供每密耳IOOO伏的擊穿電壓)，所述聚合材料提供電絕緣且因 其較高的電強(qiáng)度而允許使用較小直徑的鉛屏蔽(與經(jīng)設(shè)計(jì)以在其中定位x射線管的許多 已知結(jié)構(gòu)相比，降低了組合件的重量)。套節(jié)部件51并不提供顯著的輻射屏蔽，因?yàn)槠?對(duì)x射線的衰減率較低，這一點(diǎn)在本發(fā)明中被認(rèn)為是重要的。相對(duì)于在例如行李檢査機(jī) 器(其中利用若干x射線組合件)的器械中使用的x射線組合件來說，重量的減輕是一 個(gè)主要的考慮因素。重量較小的組合件較容易裝載和卸載，并且較容易在檢査機(jī)器內(nèi)對(duì) 準(zhǔn)。值得注意的是，本發(fā)明的聚合物套節(jié)部件具有兩部分的構(gòu)造，其中一個(gè)部分(53) 經(jīng)設(shè)計(jì)以使x射線管21的其中具有陽極43的端部位于所述部分內(nèi)，而另一部分(55) 容納x射線管21的其中具有陰極的另一端部。見圖2、 3和4,部分53和55以鄰接定 向定位于鉛(Pb)屏蔽結(jié)構(gòu)61內(nèi)，所述屏蔽結(jié)構(gòu)61用于大體上包圍(且因此屏蔽)x 射線管及其相關(guān)聯(lián)的套節(jié)部件。屏蔽結(jié)構(gòu)61包含管部件61'以及端帽63和65,且可以 看到，其具有大體圓柱形的構(gòu)形。除了屏蔽結(jié)構(gòu)61之外，組合件11進(jìn)一步包含金屬圓 柱形部件71，所述金屬圓柱形部件71包圍管部件61'的側(cè)部。部件71優(yōu)選由鋁或其它
可靠的導(dǎo)熱金屬制成，且經(jīng)設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)電屏蔽和油保持性。值得注意的是，部件71還為 本發(fā)明提供機(jī)械結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠漶詈系教嵘龎K37，而提升塊又連接到鋁主體中。從圖4、 5和6中看到，還使用套節(jié)底座75，其適于使x射線管21的銅罩45抵靠 其而定位。底座75也優(yōu)選由聚合材料制成，且更優(yōu)選的是由與部分53和55相同的材料 制成。底座75貼合地配合在套節(jié)部件的部分53內(nèi)(同樣見圖2和3)，且值得注意的是， 在其后壁內(nèi)界定溝道77 (同樣見圖2)，以便允許油從中通過作為對(duì)管21的冷卻的一部 分。底座75還具有界定的導(dǎo)體板27，所述導(dǎo)體板27固定到底座75 (使用螺栓29和30， 在其后表面處固定)，其中向上延伸的臂81與底座內(nèi)的相應(yīng)的接納端口 83對(duì)準(zhǔn)，所述接 納端口用于容納圓柱形管91 (其收納高電壓電力電纜19 (未圖示))的末端。從圖4中 看到，管91中的每一者均穿過套節(jié)部件的部分55內(nèi)的相關(guān)聯(lián)的孔口 93。如上文參看圖 3所界定，電纜19電耦合到板27 (從圖4、 5和6中可看出為向上的臂81)并在"Y" 形板的底座處匯合，且允許螺栓29從中穿過而到達(dá)x射線管21中，以與其形成末端連 接。螺栓30也以類似方式提供連接。值得注意的是，底座75進(jìn)一步包含油通過端口 101， 其容納油管103的圓柱形開口端(同樣見圖2),所述油管經(jīng)設(shè)計(jì)以使冷卻油從中通過， 隨之油將向下通過溝道77、通過底座內(nèi)的環(huán)形的油端口 104，且進(jìn)入本發(fā)明的x射線管 21的銅罩45內(nèi)的多個(gè)并行的油端口 105中。圖2中通過方向箭頭"0"部分地表示了油 的這種通過過程。有效的油流動(dòng)對(duì)于確保熱x射線管在其操作期間得到最佳冷卻是必需 的，如上文所解釋。通過內(nèi)部泵111 (圖2和3)將油抽吸通過組合件11，所述內(nèi)部泵 lll用電力驅(qū)動(dòng)。與泵的電連接包含延伸到連接器33的內(nèi)部布線(未圖示)。根據(jù)管21 所產(chǎn)生的熱量，泵111能夠以大約每分鐘0.5公升(LPM)到大約1 LPM的速率抽吸所 要的冷卻油。泵111包含葉輪113，其在一軸(未圖示)上軸向旋轉(zhuǎn)，且通過弧檢測(cè)器板 上的電路來讀取來自泵的轉(zhuǎn)速計(jì)輸出，以確定泵是否正確操作。內(nèi)部泵-葉輪組合件能夠 有效地冷卻x射線管以便確保延長其壽命。除了泵之外，組合件ll進(jìn)一步包含波紋管115(圖2和3)，其經(jīng)設(shè)計(jì)以根據(jù)油的溫度而擴(kuò)張或收縮。波紋管115除了提供冷卻油的容 積變化外還提供測(cè)深膜片，所述測(cè)深膜片在與弧檢測(cè)器板上的傳聲器結(jié)合使用時(shí)，使得 能夠檢測(cè)位于外殼內(nèi)但在管外部的弧。本發(fā)明的關(guān)鍵特征之一是通過本發(fā)明的套節(jié)部件的兩個(gè)部分53和55界定開口 121(見圖7)。同樣見圖4。可了解，來自管21的x射線正是從這個(gè)界定的開口穿過，以便 起到所照期的作用(例如，穿過行李)。圖7展示x射線管21的陽極43和陰極41的相 對(duì)定位，以及開口 121據(jù)此如何精確地對(duì)準(zhǔn)。相對(duì)于開口 121 (如圖示)，定位有光檢測(cè) 器131,其適于檢測(cè)x射線管內(nèi)的陽極與陰極之間的弧所發(fā)射的紫外線(UV)發(fā)射。光 檢測(cè)器131位于印刷電路板133上，而印刷電路板133又經(jīng)由布線135 (圖7中僅部分 展示，但可了解其沿著套節(jié)部件的部分55內(nèi)的槽136 (同樣見圖4)在鄰近屏蔽結(jié)構(gòu)61 (管狀部分)處延伸并接著穿過組合件內(nèi)的適當(dāng)定位的通道)電耦合到連接器33。此種 附加的布線設(shè)置據(jù)認(rèn)為完全在所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的技術(shù)能力之內(nèi)，且認(rèn)為不必要 進(jìn)行進(jìn)一步的描述。直接定位在光檢測(cè)器131上方的是UV帶通濾波器137,其用于過濾 所述管的燈絲的紅外波長，以借此防止光檢測(cè)器過載(弧的UV波長較高)。為了檢測(cè)組合件ll內(nèi)(但在管外部)的弧，本發(fā)明還包含內(nèi)部傳聲器141 (圖2和 3),其安裝在第二印刷電路板143上，所述第二印刷電路板143如圖所示固定到組合件 的外側(cè)，且因此在本發(fā)明的外殼內(nèi)。傳聲器(弧檢測(cè)器)與波紋管組合件的底部結(jié)合， 其經(jīng)設(shè)計(jì)以檢測(cè)在x射線管外部經(jīng)過并在x射線源組合件操作期間產(chǎn)生1 KHz以上的噪 音的弧。對(duì)此聲音的檢測(cè)可向組合件操作員指示正發(fā)生不適當(dāng)?shù)幕?，因此操作員接著必 須采取適當(dāng)?shù)木S護(hù)措施來防止對(duì)管外殼造成永久損壞。提供定位在電路板上的內(nèi)部傳聲 器代表了本發(fā)明的另一重要方面。與板133—樣，板143通過布線(未圖示)耦合到連 接器33，以便接收電力。此種布線的設(shè)置(與針對(duì)弧檢測(cè)器131的布線設(shè)置一樣)在所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的能力之內(nèi)，且無需進(jìn)行進(jìn)一步描述。因此，己展示并描述了一種x射線源組合件，其包含許多優(yōu)于已知的此類組合件的 有利特征，其中(尤其)包含提供兩部分的重量較輕的套節(jié)，其用于將x射線管保持 成精確對(duì)準(zhǔn)；內(nèi)部泵，其用于使冷卻油關(guān)鍵性地循環(huán)通過組合件，以確保對(duì)管的最佳冷 卻；內(nèi)部傳聲器，其用于檢測(cè)特定聲級(jí)的?。灰约肮鈾z測(cè)器，其相對(duì)于由套節(jié)部件界定 的開口而定位在關(guān)鍵位置。在本文教示的管外殼中，有兩個(gè)用于弧檢測(cè)的構(gòu)件。具有UV 帶通濾波器的鉛屏蔽的光檢測(cè)器并入在管外殼內(nèi)，以檢測(cè)弧并辨別弧強(qiáng)度。外殼還并入 有音響弧檢測(cè)器，以檢測(cè)位于管外部但在外殼整體的內(nèi)部的弧。雖然已經(jīng)展示并描述了目前作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員將了解，可在不偏離所附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的范圍的情況下在所述實(shí)施例中 作出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種x射線源組合件，其包括外殼；x射線管，其包含其中具有陽極的第一端部和其中具有陰極的第二端部，所述x射線管適于在所述x射線源組合件操作期間發(fā)射x射線；以及套節(jié)部件，其定位于所述外殼內(nèi)且包含第一部分和第二部分，所述第一部分和/或所述第二部分在其中界定一開口，所述x射線管當(dāng)在所述x射線源組合件的所述操作期間發(fā)射所述x射線時(shí)定位于所述套節(jié)部件內(nèi)，所述x射線穿過所述開口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的x射線源組合件，其中所述套節(jié)部件的所述第一和第二部分由聚合材料組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的x射線源組合件，其中所述聚合材料為聚乙烯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的x射線源組合件，其進(jìn)一步包含套節(jié)底座，所述套節(jié)底座大 體上定位于所述套節(jié)部件內(nèi)，且適于在其中定位有所述x射線管的其中具有所述陽 極的所述第一端部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的x射線源組合件，其中所述套節(jié)部件的所述第一和第二部分 以及所述套節(jié)底座由聚合材料組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的x射線源組合件，其中所述聚合材料為聚乙烯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的x射線源組合件，其進(jìn)一步包含光檢測(cè)器，所述光檢測(cè)器定 位于所述外殼內(nèi)鄰近所述開口處，以用于在所述x射線源組合件的所述操作期間檢 測(cè)所述x射線管內(nèi)的弧。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的x射線源組合件，其進(jìn)一步包含傳聲器，所述傳聲器大體上 定位于所述外殼內(nèi)，以用于在所述x射線源組合件的所述操作期間記錄與傳出所述 x射線管的弧相關(guān)聯(lián)的確定等級(jí)的聲音。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的x射線源組合件，其進(jìn)一步包含鉛屏蔽結(jié)構(gòu)，所述鉛屏蔽結(jié) 構(gòu)定位于所述外殼內(nèi)，所述x射線管和所述套節(jié)部件定位于所述鉛屏蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的x射線源組合件，其中所述鉛屏蔽結(jié)構(gòu)包含管部件以及第一 和第二端帽，所述第一和第二端帽在所述管部件的相對(duì)末端處固定到所述管部件， 以便大體上包圍所述x射線管和所述套節(jié)部件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的x射線源組合件，其進(jìn)一步包含泵，所述泵大體上定位于所 述外殼內(nèi)，以用于抽吸油使其通過所述外殼的選定部分，以便在所述x射線源組合 件操作期間冷卻所述X射線管。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的x射線源組合件，其進(jìn)一步包含套節(jié)底座，所述套節(jié)底座大 體上定位于所述套節(jié)部件內(nèi)，且適于在其中定位所述x射線管的其中具有所述陽極 的所述第一端部，所述套節(jié)底座適于使由所述泵抽吸的所述油從中穿過并在所述x 射線管上經(jīng)過。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的x射線源組合件，其中所述泵包含葉輪，所述葉輪適于在所 述外殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的x射線源組合件，其進(jìn)一步包含波紋管，所述波紋管大體上 定位于所述外殼內(nèi)，且適于在所述油達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)擴(kuò)張。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠產(chǎn)生適合用于醫(yī)學(xué)、爆炸物檢測(cè)和其它領(lǐng)域的X射線的X射線源組合件。所述組合件包含其中定位有兩部分套節(jié)部件(其將所述組合件的X射線管保持在其中)的外殼。所述兩部分外殼界定一開口，所述管的X射線通過所述開口發(fā)射。
文檔編號(hào)H01J35/00GK101128081SQ20071014365
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月16日
發(fā)明者弗萊徹·L·蔡平, 艾倫·O·約翰遜, 莉莎·M·哈特 申請(qǐng)人:休爾斯坎公司