[发明专利]用于X射线管阳极的散热器

说明书

本发明公开了一种X射线管(100)，所述X射线管(100)中设置有电子源(106)和阳极(200)。所述阳极包括被定位成接收由所述电子源(106)发射的电子(‘e’)的目标表面(204)。热结构(208)与阳极(200)直接接合。所述热结构(208)限定被构造成接收和循环冷却剂的流体通路(211)。导热多孔基质(230)设置在所述流体通路(211)内，以便促进在所述目标表面(204)处生成的热量(220)向所述冷却剂的传递。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2017年3月21日提交的标题为“HEAT SINK FOR X-RAY TUBEANODE”的美国专利申请号15/465,499的优先权，其要求2016年11月26日提交的标题为“HEAT SINK FOR X-RAY TUBE ANODE”的美国专利申请号62/426,487的优先权，所述两个专利申请的全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明所公开的实施方案总体上涉及X射线管装置。具体地，所述实施方案涉及采用散热器以增大从X射线管部件到冷却剂的热传递速率的冷却系统。

背景技术

X射线产生装置用于工业和医疗的各种应用中。这种设备通常用于诸如诊断和治疗放射学、半导体生产和制造以及材料试验的应用。虽然用于许多不同的应用，但是X射线管的基本操作是类似的。大体来说，当电子产生、加速然后撞击特定组合物的材料时，产生X射线或X射线辐射。

无论X射线装置用于何种应用，其通常包括多个共用元件，所述多个共用元件包括在真空壳体内呈间隔布置的阴极或电子源和阳极。阳极包括被取向为接收由阴极发射的电子的目标表面。在操作中，施加于阴极的长丝部分的电流通过热电子放射致使电子从长丝发射。然后，电子在阴极与阳极之间施加的电位的影响下朝向阳极的目标表面加速。在接近并撞击阳极目标表面时，电子中的许多发射或者致使阳极发射频率极高的电磁辐射，即X射线。产生的X射线的具体频率在很大程度上取决于用于形成阳极目标表面的材料的类型。通常采用具有高原子序数(“Z”序数)的阳极目标表面材料。X射线通过管中的窗口离开X射线管并进入X射线受检者。众所周知，X射线可用于治疗剂治疗、X射线医学诊断检查或材料分析程序。

碰撞阳极目标表面的电子中的一些将其相当大部分的动能转换成x射线。然而，许多电子由于它们与阳极目标表面的交互作用而不产生X射线，而是将其动能以热量的形式传递给阳极和其它X射线管结构。由于这些电子的相当大量的动能，由这些电子产生的热量可能很大。必须可靠且连续地移除或以其它方式管理由于电子碰撞目标表面而生成的热量。如果不加以控制，最终会损坏x射线管并且缩短其使用寿命。此外，去除过多的热量允许X射线管系统的功率容量成比例地增加，从而提高图像质量。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式介绍下文将在具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容既不意图识别要求保护的主题的关键特征或基本特性，也不意图用来帮助确定要求保护的主题的范围。

示例性实施方案包括具有真空壳体的X射线管，在所述真空壳体内设置有电子源和阳极。在一个公开的实施方案中，所述阳极是固定式类型的，其包括被定位成接收由所述电子源(例如设置在阴极头内的长丝)发射的电子的目标表面。当电子撞击所述目标表面时生成X射线。另外，在所述目标表面的区域中生成热量。为了辅助去除至少一些这种热量，热结构与所述阳极直接接合。

在一个实例中，所述热结构限定被构造成使冷却剂(诸如水)循环以吸收热量的流体通路。另外，导热多孔基质设置在所述流体通路内，以便促进在所述目标表面处生成的热量向循环通过所述通路的所述冷却剂的传递。

在一个实施方案中，所述流体通路包括入口和出口，所述入口被构造成将所述冷却剂引入所述流体通路，所述出口被构造成从所述通路输出所述冷却剂。在一些实施方案中，泵用于使所述冷却剂连续循环通过所述流体通路，并且热交换装置在所述冷却剂再循环返回到所述热结构之前从所述冷却剂中去除热量。