[发明专利]用于X射线管的阳极板及其制造方法

说明书

本发明涉及X射线管，并且涉及X射线管中所用的阳极板及其相应的制造方法。

在用于诸如计算机断层摄影(CT)系统的诊断医学设备的X射线管中实现了阳极板(典型地以旋转圆盘的形式)。在正常操作状况下，阳极板承受由阳极的高旋转速度所导致的大机械压应力和张应力，并且承受由入射电子束撞击阳极表面产生的热量所导致的极高热负荷。这些机械应力和热应力使阳极表面退化，致使例如阳极板随时间流逝而开裂或翘曲。这些效应降低了阳极以及相应的X射线管的可用寿命。

图1A举例说明了一种传统旋转阳极板100的俯视图，其显示了热梯度和切向应力分布。外直径110代表电子束于其中冲击阳极板100的目标区域。入射电子束的大约99％的动能转化成热量，形成外直径110和内直径130之间的热梯度。由于热膨胀系数，在外直径处产生沿切线方向的机械压应力，而在内直径处产生沿切线方向的张应力。

图1B和1C举例说明了传统的阳极板设计，其中使用放射状狭缝140来降低前述张应力和压应力。特别地，放射状狭缝140从阳极的外部边缘朝向内部区域130延伸，放射状狭缝140具有圆形狭缝末端142以进一步降低阳极100上的机械应力。图1B进一步举例说明了在旋转和加载热负荷的过程中整个阳极板上的切向应力分布。由此可以看出，放射状狭缝140起到降低阳极板外部边缘处的应力的作用，但是在狭缝末端142处呈现出很大的压应力。图1C举例说明了在阳极旋转而不加载热负荷的过程中整个阳极板上的切向应力分布，其显示出狭缝末端142受到很高程度的张应力。

可能需要提供一种具有降低的张应力和压应力的阳极板，以便延长使用该阳极板的X射线管的可用寿命。

根据独立权利要求的用于X射线管的阳极板可以满足这一需求。

在本发明的一种实施方式中，提供了一种用于X射线管的阳极板，该阳极板包括沿外部边缘设置并朝向中心区域延伸的狭缝，狭缝中的每一个终止于狭缝末端。该阳极板还包括围绕一个或多个狭缝末端的外围的至少一部分设置的狭缝终止材料。该狭缝终止材料可以降低张应力或压应力，该张应力或压应力可能由于如上所述的阳极的旋转和/或加热而在狭缝末端处产生。

在本发明的另一实施方式中，制造用于X射线管的阳极板的方法包括形成具有外部边缘和中心区域的阳极板的操作，该阳极板包括沿外部边缘设置并朝向中心区域延伸的多个狭缝，多个狭缝中的每一个包括狭缝末端，该制造方法还包括围绕一个或多个狭缝末端的外围的至少一部分沉积狭缝终止材料，该狭缝终止材料可以降低狭缝末端处的张应力或压应力。

在本发明的又一实施方式中，提出了一种X射线管，其具有可以提供用于轰击阳极的电子流的阴极，以及根据本发明的阳极板。

可以看作本发明的示例性实施方式的要点的是，在狭缝末端处沉积狭缝终止材料以降低操作过程中在狭缝末端处产生的压应力和张应力，由此延长阳极板以及相应的该阳极板用于其中的X射线管的可用寿命。

下面描述根据本发明的X射线管的阳极的示例性特征和细化，尽管这些特征和细化也将应用于制造系统。

在任选实施方式中，阳极板和狭缝末端一般可以是圆形形状。进一步示例性地，将狭缝终止材料(230)设置为围绕狭缝末端的外围的至少二分之一，并进一步任选地围绕狭缝末端的基本整个外围。作为进一步的示例性实施方式，可以在阳极板的内环中形成狭缝终止材料，由此一个或多个狭缝的狭缝末端与狭缝终止材料的内环相互交叉。狭缝终止材料的示例性实施方式可以从包括Ti、V.Ta、Nb、Re及其合金的易延展难熔金属的群组中进行选择。进一步任选地，狭缝终止材料可以由Ni基高温合金、纤维增强材料或具有高断裂韧性的材料形成。

下面描述根据本发明的X射线管阳极的制造方法的示例性特征和细化，尽管这些特征和细化也可以应用于前述制造方法。

在制造方法的一种实施方式中，阳极板和狭缝末端一般可以形成为圆形形状。进一步示例性地，任选地围绕一个或多个狭缝末端的外围的至少二分之一沉积狭缝终止材料。在又一任选实施方式中，将狭缝终止材料以内环的形式沉积在阳极板上，由此一个或多个狭缝的狭缝末端与狭缝终止材料的内环相互交叉。在另一任选实施方式中，在阳极板中意欲设置狭缝末端的位置处提供第一孔洞。接下来，在第一孔洞内沉积狭缝终止材料。接下来，在所沉积的狭缝终止材料内提供第二孔洞，该第二孔洞形成狭缝末端。接下来，将狭缝从狭缝末端延伸到阳极板的外部边缘。狭缝终止材料可以由包括Ti、V.Ta、Nb、Re及其合金的易延展难熔金属或者Ni基高温合金组成。