x射線管中的陶瓷金屬化的制作方法
【專利摘要】本文公開了x射線管中的陶瓷金屬化。在一個(gè)實(shí)例性實(shí)施方案中，x射線管的金屬化陶瓷板包括：第一側(cè)，被配置為駐留在x射線管的真空外殼之內(nèi)；第二側(cè)，被配置為駐留在真空外殼之外；凹穴，形成于第二側(cè)中；饋通開口，在第一側(cè)與凹穴之間貫穿板；以及金屬化，圍繞凹穴的周邊而形成并且電連接至饋通開口之一。
【專利說(shuō)明】X射線管中的陶瓷金屬化
【技術(shù)領(lǐng)域】【背景技術(shù)】
[0001]X射線管是用于多種工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用的非常有價(jià)值的工具。X射線管通常包括定位于真空外殼內(nèi)的陰極組件和陽(yáng)極。陰極組件包括電子源并且陽(yáng)極包括經(jīng)過(guò)定向以便接收由電子源發(fā)射的電子的目標(biāo)表面。在X射線管操作期間，電流施加至電子源，從而導(dǎo)致通過(guò)熱電子發(fā)射來(lái)產(chǎn)生電子。然后，通過(guò)在陰極組件與陽(yáng)極之間施加高電壓電勢(shì)將電子朝向陽(yáng)極的目標(biāo)表面加速。當(dāng)電子到達(dá)陽(yáng)極目標(biāo)表面時(shí)，電子的動(dòng)能導(dǎo)致產(chǎn)生X射線。X射線以全向方式產(chǎn)生，其中有用部分最終經(jīng)由X射線管中的窗口離開X射線管，并且與材料樣品、患者或其它物體相互作用，其余部分被其它結(jié)構(gòu)吸收，包括具體用于吸收不具有有用軌跡或能量的X射線的那些結(jié)構(gòu)。
[0002]在典型X射線管的操作期間，為X射線管供電所需的高電壓電力產(chǎn)生靜電場(chǎng)副產(chǎn)物。在某些情況下這些靜電場(chǎng)可為成問(wèn)題的。舉例來(lái)說(shuō)，在這些靜電場(chǎng)離開X射線的真空外殼并且與空氣接觸時(shí)，可發(fā)生電弧放電(electrical arcing),這種電弧放電可損壞x射線管并且由此縮短X射線管的操作壽命。
[0003]本文要求保護(hù)的主題不限于解決任何缺點(diǎn)或只在如上所述環(huán)境中操作的實(shí)施方案。實(shí)際上，提供此背景只是用于闡明本文描述的一些實(shí)施方案可實(shí)施于其中的一個(gè)示例性【技術(shù)領(lǐng)域】。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]總體上，實(shí)例性實(shí)施方案涉及X射線管中的陶瓷金屬化。尤其，本文公開的陶瓷金屬化的實(shí)例性實(shí)施方案被配置為減少(若非消除)在X射線管的真空外殼外部區(qū)域中的由靜電場(chǎng)導(dǎo)致的電弧放電。減少真空外殼內(nèi)部或外部的電弧放電可減少對(duì)X射線管的損壞，從而延長(zhǎng)X射線管的操作壽命。
[0005]在一個(gè)實(shí)例性實(shí)施方案中，X射線管的金屬化陶瓷板包括:第一側(cè)，被配置為駐留在X射線管的真空外殼之內(nèi)；第二側(cè)，被配置為駐留在真空外殼之外；凹穴，形成于第二側(cè)中；饋通開口，在第一側(cè)與凹穴之間貫穿板；以及金屬化，圍繞凹穴的周邊而形成并且電連接至饋通開口之一。
[0006]在另一個(gè)實(shí)例性實(shí)施方案中，X射線管包括陽(yáng)極、包括電導(dǎo)體的陰極組件，以及陽(yáng)極和陰極組件至少部分地定位于其中的真空外殼。真空外殼至少部分地由金屬化陶瓷板來(lái)界定。陶瓷板包括:第一側(cè)，駐留在真空外殼之內(nèi)；第二側(cè)，駐留在真空外殼之外；凹穴，形成于第二側(cè)中；饋通開口，在第一側(cè)與凹穴之間貫穿板；以及金屬化，圍繞凹穴的周邊而形成并且電連接至電導(dǎo)體之一。電導(dǎo)體貫穿饋通開口并且釬焊于饋通開口內(nèi)以氣密地密封饋通開口。
[0007]在另一個(gè)實(shí)例性實(shí)施方案中，X射線管包括:可旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極；陰極組件，包括電導(dǎo)體；真空外殼，可旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極和陰極組件至少部分地定位于其中并且至少部分地由金屬化陶瓷板界定；高電壓連接器，可移除地耦合至真空外殼；以及高電壓墊圈，將高電壓連接器密封到板。所述板包括:第一側(cè)，駐留在真空外殼之內(nèi)；第二側(cè)，駐留在真空外殼之外；凹穴，形成于第二側(cè)中；饋通開口，在第一側(cè)與凹穴之間貫穿板；以及金屬化，圍繞凹穴的周邊而形成并且電連接至電導(dǎo)體之一。電導(dǎo)體貫穿饋通開口并且釬焊于饋通開口內(nèi)以氣密地密封饋通開口。高電壓連接器被配置為將高電壓電纜電耦合至陰極組件。高電壓連接器包含灌封材料，所述灌封材料被配置為使耦合至陰極組件并且貫穿高電壓連接器的電導(dǎo)體絕緣。高電壓墊圈將高電壓連接器密封到板。高電壓墊圈還環(huán)繞貫穿高電壓連接器的電導(dǎo)體。
[0008]本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的這些和其它方面將在以下描述和隨附權(quán)利要求中變得更充分顯現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的某些方面，本發(fā)明的更具體描述參照在附圖中公開的實(shí)例性實(shí)施方案來(lái)提供。應(yīng)認(rèn)識(shí)到這些附圖只描繪本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案，因此不認(rèn)為限制其范圍。本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的方面通過(guò)使用附圖來(lái)另外具體和詳細(xì)地描述并解釋，附圖中:
[0010]圖1A是實(shí)例性X射線管的透視圖；
[0011]圖1B是圖1A的實(shí)例性X射線管的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0012]圖1C是圖1B的實(shí)例性X射線管的一部分的放大橫截面?zhèn)纫晥D；
[0013]圖2A是圖1A-1C的實(shí)例性x射線管的實(shí)例性金屬化陶瓷板的后視圖；并且
[0014]圖2B是圖2A的實(shí)例性金屬化陶瓷板的前視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案涉及X射線管中的陶瓷金屬化?，F(xiàn)在參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)例性實(shí)施方案的不同方面。應(yīng)了解附圖是這些實(shí)例性實(shí)施方案的圖解性和示意性表示，并且不限制本發(fā)明，也不必按比例繪制。
[0016]1.實(shí)例性X射線管
[0017]首先參照?qǐng)D1A-1C，公開了實(shí)例性X射線管100。實(shí)例性x射線管100被配置為用于乳房攝影術(shù)應(yīng)用，但是應(yīng)了解本文公開的金屬化陶瓷裝置可在被配置為用于其它應(yīng)用的X射線管中使用，這些應(yīng)用包括但不限于診斷或工業(yè)用的計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)。
[0018]如圖1A中公開，實(shí)例性X射線管100總體上包括罩殼102、可移除地連接至罩殼102的高電壓連接器104、連接至罩殼102的定子106，和連接至罩殼102的x射線管窗口108。X射線管窗口 108由X射線透射材料，如鈹或其它合適材料組成。罩殼102可由不銹鋼，如304不銹鋼來(lái)形成。
[0019]如圖1B中公開，X射線管窗口 108、罩殼102和實(shí)例性金屬化陶瓷板200至少部分地界定真空外殼110，陰極組件112和可旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極114定位于所述真空外殼內(nèi)。更具體地說(shuō)，陰極組件112從金屬化陶瓷板200延伸至罩殼102中并且陽(yáng)極114也定位于罩殼102內(nèi)。陽(yáng)極114與陰極組件112間隔開并且與其相對(duì)地安置，并且可至少部分地由導(dǎo)熱材料例如像鎢或鑰合金來(lái)組成。陽(yáng)極114和陰極組件112連接于電路中，所述電路允許在陽(yáng)極114與陰極組件112之間施加高電壓電勢(shì)。陰極組件112包括連接至合適電源(未展示)的發(fā)射器(未展示)。陽(yáng)極114通過(guò)定子106來(lái)旋轉(zhuǎn)。
[0020]繼續(xù)參照?qǐng)D1B，在操作實(shí)例性X射線管100之前，將真空外殼110抽真空以便產(chǎn)生真空。然后，在操作實(shí)例性X射線管100期間，電流流經(jīng)陰極組件112的發(fā)射器(未展示)，導(dǎo)致通過(guò)熱電子發(fā)射從陰極組件112發(fā)射電子。然后，在陽(yáng)極114與陰極組件112之間施加高電壓差導(dǎo)致電子從陰極組件112并且朝向旋轉(zhuǎn)焦點(diǎn)軌跡116加速，所述焦點(diǎn)軌跡定位于旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極114上。焦點(diǎn)軌跡116可主要由例如鎢或具有高原子(“高Z”)序數(shù)的其它材料組成。當(dāng)電子加速時(shí)，其獲得大量動(dòng)能，并且在到達(dá)旋轉(zhuǎn)焦點(diǎn)軌跡116上的目標(biāo)材料后，一些此動(dòng)能轉(zhuǎn)換成X射線。
[0021]焦點(diǎn)軌跡116經(jīng)過(guò)定向以使得發(fā)射的X射線大多被引導(dǎo)至X射線管窗口 108。因?yàn)閄射線管窗口 108由X射線透射材料組成，所以從焦點(diǎn)軌跡116發(fā)射的X射線穿過(guò)X射線管窗口 108以便到達(dá)預(yù)定目標(biāo)(未展示)，從而產(chǎn)生X射線圖像(未展示)。因此，窗口108氣密地密封X射線管100的真空外殼的真空以免受X射線管100外部的大氣壓力的影響，并且仍使得旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極114產(chǎn)生的X射線能夠離開X射線管100。實(shí)例性金屬化陶瓷板200釬焊至罩殼102的周圍結(jié)構(gòu)并且也氣密地密封X射線管100的真空外殼的真空以免受X射線管100外部的大氣壓力的影響。
[0022]雖然實(shí)例性X射線管100描繪為可旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管，但是本文公開的實(shí)例性實(shí)施方案可用于其它類型的X射線管中。因此，本文公開的實(shí)例陶瓷金屬化可替代地用于例如固定陽(yáng)極X射線管中。
[0023]2.實(shí)例性金屬化陶瓷板
[0024]現(xiàn)在參照?qǐng)D1B、1C、2A和2B，公開了實(shí)例性金屬化陶瓷板200、高電壓連接器104和陰極組件112的額外方面。如圖1B和IC公開，實(shí)例性高電壓連接器104包括殼體118、界定于殼體118中的插座120，和定位于殼體118中的灌封材料122。插座120被配置為接納高電壓電纜(未展示)以便將高電壓電源接收至高電壓連接器104中。使用扣件124將殼體118可移除地耦合至X射線管100的真空外殼110以使得高電壓電纜(未展示)能夠電耦合至陰極組件112的發(fā)射器(未展示)。高電壓連接器104的可移除性使得能夠在檢修X射線管100期間移除和/或更換高電壓連接器104和/或高電壓墊圈126。灌封材料122將貫穿高電壓連接器104的電導(dǎo)體130隔離。
[0025]如圖1B和IC公開，高電壓墊圈126將高電壓連接器104密封到實(shí)例性金屬化陶瓷板200。如圖1B和IC公開，陰極組件112包括電導(dǎo)體128，所述電導(dǎo)體貫穿實(shí)例性金屬化陶瓷板200并且電耦合至高電壓電纜(未展示)，所述高電壓電纜接納于高電壓連接器104的插座120中。高電壓墊圈126被配置為承受并且隔離經(jīng)由高電壓連接器104傳輸?shù)母唠妷弘娫?。高電壓墊圈126還起到如下作用:延續(xù)電導(dǎo)體130與接地電勢(shì)殼體118的高電壓電勢(shì)之間的介電路徑。
[0026]如圖1B和IC中公開，并且如以上提及，實(shí)例性金屬化陶瓷板200部分地界定真空外殼110并且被配置為氣密地密封真空外殼110的抽真空內(nèi)部以免受X射線管100外部的大氣壓力的影響。實(shí)例性金屬化陶瓷板200還為真空外殼110的周圍結(jié)構(gòu)提供結(jié)構(gòu)支撐。
[0027]如圖2A和2B中公開，實(shí)例性金屬化陶瓷板200包括被配置為駐留在x射線管100的真空外殼Iio之內(nèi)的第一側(cè)202和被配置為駐留在真空外殼110之外的第二側(cè)204。實(shí)例性金屬化陶瓷板200還包括形成于第二側(cè)204中的凹穴206和在第一側(cè)202與凹穴206之間貫穿板200的饋通開口 208。雖然在圖2A和2B中公開了四個(gè)饋通開口 208，但是應(yīng)了解實(shí)例性金屬化陶瓷板200可替代地包括兩個(gè)或三個(gè)饋通開口 208，或五個(gè)或更多個(gè)饋通開口 208。饋通開口 208還可金屬化以使得在制造X射線管100期間，貫穿饋通開口 208的電導(dǎo)體128 (參見圖1A)可釬焊于饋通開口 208內(nèi)。將電導(dǎo)體128釬焊(參見圖1A)于饋通開口 208內(nèi)可氣密地密封饋通開口 208，從而使得能夠?qū)⒄婵胀鈿?10中的空氣抽真空。
[0028]實(shí)例性金屬化陶瓷板200進(jìn)一步包括圍繞凹穴206的周邊而形成的金屬化210。金屬化210可由諸如但不限于例如鑰錳(MoMn)的各種導(dǎo)電材料形成。如圖2A公開，板200和凹穴206的周邊均為大致上圓形，但是應(yīng)了解這些周邊中的一個(gè)或兩個(gè)周邊可替代地具有另一種形狀如橢圓形、長(zhǎng)方形、正方形或三角形形狀。金屬化210經(jīng)由金屬化212電連接至饋通開口 208之一。定位于金屬化210與饋通開口 208之間的金屬化212只是將金屬化210電連接至饋通開口 208的金屬化的一種方法，并且其它電連接方法是可能的并且予以涵蓋。212處的此電連接使得金屬化210能夠保持在與貫穿所連接的饋通開口 208的電導(dǎo)體128(參見圖1C)相同的電勢(shì)下。應(yīng)了解金屬化210可替代地電連接至饋通開口 208中的兩個(gè)或更多個(gè)。
[0029]金屬化210起到如下作用:使流經(jīng)板200和高電壓墊圈126的靜電場(chǎng)134成形，從而避免存在于腔穴132中的任何空氣(參見圖1C)。在不存在金屬化210的情況下，靜電場(chǎng)將傾向于更接近于電導(dǎo)體128和130而流動(dòng)，從而可能因腔穴132中的電弧放電而導(dǎo)致問(wèn)題。然而，使用金屬化210導(dǎo)致靜電場(chǎng)134進(jìn)一步遠(yuǎn)離電導(dǎo)體130而流動(dòng),從而避免腔穴132以及貫穿腔穴132的電導(dǎo)體128和130。因此，金屬化210以與法拉第屏蔽類似的方式起到如下作用:引導(dǎo)靜電場(chǎng)134遠(yuǎn)離存在于腔穴132中的任何空氣，由此減少或消除腔穴132中的電弧放電。減少X射線管100中的發(fā)生于真空外殼110內(nèi)部或外部的電弧放電可減少對(duì)X射線管的損壞，從而延長(zhǎng)X射線管100的操作壽命。因?yàn)樵谝恍┣闆r下電弧放電可導(dǎo)致X射線管中的瞬間嚴(yán)重故障，所以減少X射線管100中的電弧放電還可使得X射線管100能夠避免瞬間嚴(yán)重故障。X射線管100的操作壽命的這一延長(zhǎng)是使用相對(duì)簡(jiǎn)單的單片金屬化設(shè)計(jì)來(lái)完成的，這種設(shè)計(jì)與多片陶瓷設(shè)計(jì)相比不太復(fù)雜并且成本更小，而所述多片陶瓷設(shè)計(jì)包括插入于多個(gè)陶瓷片之間的圓柱形金屬法拉第屏蔽。
[0030]實(shí)例性金屬化陶瓷板200還可包括形成于與凹穴206相對(duì)的第一側(cè)202上的丘(mound) 214ο如圖1C公開，丘214的直徑可大于凹穴206的直徑。丘214可起到進(jìn)一步使流經(jīng)板200的靜電場(chǎng)134成形的作用。實(shí)例性金屬化陶瓷板200還可包括形成于與凹穴206相對(duì)的第一側(cè)202上的金屬化。形成于板200的第一側(cè)202上的金屬化可用作機(jī)械釬
焊表面。
[0031]此外，雖然結(jié)合圖2Α公開的實(shí)例性陶瓷金屬化210總體上用于在X射線管100的陰極端使流經(jīng)板200的靜電場(chǎng)134成形，但是應(yīng)了解陶瓷金屬化可類似地用于在X射線管100的陽(yáng)極端使靜電場(chǎng)成形。因此，本文公開的實(shí)例性陶瓷金屬化210可用于X射線管的不同區(qū)域中。
[0032]本文公開的實(shí)例性實(shí)施方案可以其它具體形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本文公開的實(shí)例性實(shí)施方案被認(rèn)為在所有方面只具有說(shuō)明性而不具有限制性。
【權(quán)利要求】
1.一種用于X射線管的金屬化陶瓷板，所述板包括: 第一側(cè)，被配置為駐留在X射線管的真空外殼之內(nèi)； 第二側(cè)，被配置為駐留在所述真空外殼之外； 凹穴，形成于所述第二側(cè)中； 饋通開口，在所述第一側(cè)與所述凹穴之間貫穿所述板；以及 金屬化，圍繞所述凹穴的周邊而形成并且電連接至所述饋通開口之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬化陶瓷板，進(jìn)一步包括形成于與所述凹穴相對(duì)的所述第一側(cè)上的丘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬化陶瓷板，進(jìn)一步包括形成于所述第一側(cè)上的金屬化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬化陶瓷板，其中所述饋通開口包括四個(gè)饋通開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬化陶瓷板，其中所述板的周邊為大致上圓形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬化陶瓷板，其中所述金屬化包括鑰錳(MoMn)。
7.—種X射線管，包括: 陽(yáng)極； 陰極組件，包括電導(dǎo)體；以及 真空外殼，所述陽(yáng)極和所述陰極組件至少部分地定位于所述真空外殼內(nèi)，所述真空外殼至少部分地由金屬化陶瓷板來(lái)界定，所述板包括: 第一側(cè)，駐留在所述真空外殼之內(nèi)； 第二側(cè)，駐留在所述真空外殼之外； 凹穴，形成于所述第二側(cè)中； 饋通開口，在所述第一側(cè)與所述凹穴之間貫穿所述板，所述電導(dǎo)體貫穿所述饋通開口并且釬焊于所述饋通開口內(nèi)以氣密地密封所述饋通開口 ；以及 金屬化，圍繞所述凹穴的周邊而形成并且電連接至所述電導(dǎo)體之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線管，其中所述板進(jìn)一步包括形成于與所述凹穴相對(duì)的所述第一側(cè)上的丘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的X射線管，其中所述板進(jìn)一步包括形成于所述第一側(cè)上的金屬化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線管,其中: 所述電導(dǎo)體包括四個(gè)電導(dǎo)體；并且 所述饋通開口包括四個(gè)饋通開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線管，其中所述凹穴的所述周邊為大致上圓形。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線管，其中所述金屬化包括鑰錳(MoMn)。
13.一種X射線管，包括: 可旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極； 陰極組件，包括電導(dǎo)體； 真空外殼，所述可旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極和所述陰極組件至少部分地定位于所述真空外殼內(nèi)，所述真空外殼至少部分地由金屬化陶瓷板來(lái)界定，所述板包括: 第一側(cè)，駐留在所述真空外殼之內(nèi)； 第二側(cè)，駐留在所述真空外殼之外；凹穴，形成于所述第二側(cè)中； 饋通開口，在所述第一側(cè)與所述凹穴之間貫穿所述板，所述電導(dǎo)體貫穿所述饋通開口并且釬焊于所述饋通開口內(nèi)以氣密地密封所述饋通開口 ；以及 金屬化，圍繞所述凹穴的周邊而形成并且電連接至所述電導(dǎo)體之一； 高電壓連接器，可移除地耦合至所述真空外殼，所述高電壓連接器被配置為將高電壓電纜電耦合至所述陰極組件，所述高電壓連接器包含灌封材料，所述灌封材料被配置為使耦合至所述陰極組件并且貫穿所述高電壓連接器的電導(dǎo)體絕緣；以及 高電壓墊圈，將所述高電壓連接器密封到所述板，所述高電壓墊圈還環(huán)繞貫穿所述高電壓連接器的所述電導(dǎo)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的X射線管，其中所述板進(jìn)一步包括形成于與所述凹穴相對(duì)的所述第一側(cè)上的丘，所述丘的直徑大于所述凹穴的直徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的X射線管，其中所述板的所述凹穴的所述周邊為大致上圓形。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的X射線管，其中所述板進(jìn)一步包括形成于所述第一側(cè)上的金屬化。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的X射線管，其中: 所述電導(dǎo)體包括四個(gè)電導(dǎo)體；并且 所述饋通開口包括四個(gè)饋通開口。`
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的X射線管，其中: 所述凹穴的所述周邊為大致上圓形；并且 所述板的周邊為大致上圓形。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的X射線管，其中所述金屬化包括鑰錳(MoMn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的X射線管，其中圍繞所述凹穴的所述周邊而形成的所述金屬化被配置為使流經(jīng)所述金屬化陶瓷板的靜電場(chǎng)成形以便減少所述凹穴中的電弧放電。
【文檔編號(hào)】H01J35/16GK103620727SQ201280018305
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月12日
【發(fā)明者】J·S·瓦索姆 申請(qǐng)人:瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司