[发明专利]X射线源、X射线扫描系统及冷却X射线源的阳极的方法

说明书

描述了X射线源、X射线扫描系统及冷却X射线源的阳极的方法。阳极组件包括产生X射线的靶和阻止或抑制可能从靶反向散射的电子的大致圆筒形的电极。至少一个传热元件定位成接近阳极组件，并定位在导电外壳和非导电中空壳体或管之间的区域中。传热元件定位成将热阳极组件热耦接到空冷式导电外壳，同时保持电气隔离。

相关申请的交叉引用

本申请依赖于2020年6月25日提交的名称为“用于冷却X射线管组件的装置和方法(Devices and Methods for Cooling an X-Ray Tube Assembly)”的美国临时申请第63/044,210号，其优先权以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本说明书总体上涉及X射线管的领域。更具体地，本说明书涉及一种用于将X射线管的阳极与包含该X射线管的空冷式导电容器热耦接的装置。

背景技术

X射线管通常包括用于发射电子流的阴极和提供金属靶的阳极，电子流撞击在该金属靶上，从而产生X射线。对于低功率模式和双极模式(其中阴极和阳极以不同的电压操作)两者，阳极通常在60kV与90kV的范围之间的高电压下操作。电子在阳极上的轰击和阳极以这种高电压进行的操作产生热量，并且在示例中，该热量至少为5瓦。

X射线管通常封闭在导电外壳中，并且在一些情况下，X射线管与外壳之间的区域填充有导热冷却液体(诸如，冷却油)以在使X射线管与外壳电气隔离的同时进行散热。然而，在频繁或长时间使用X射线管的情况下，油的对流热传递过程可能不足以将X射线管冷却下来。在一些情况下，X射线管与外壳之间的区域填充有至少一种固体电绝缘材料，如硅酮或混合物。绝缘材料允许改善辐射屏蔽和/或导热率，而不损失材料的关键的电绝缘特性。然而，至少一种常见的电绝缘材料具有较差的导热率(1W/(m·K))。

因此，需要一种改进X射线管的散热的装置。还需要一种将装置定位成使得其在提供X射线管的热阳极与包含X射线管的外壳之间的热耦接。

发明内容

结合旨在是示例性和说明性而不限制范围的系统、工具和方法来描述和说明以下实施方式及其方面。本申请公开了多个实施方式。

在一些实施方式中，本说明书公开了一种X射线源，X射线源包括：第一外壳，由包围第一内部体积的第一连续表面限定，其中，第一外壳的第一连续表面包括导电材料；第二外壳，由包围第二内部体积的第二连续表面限定，其中，第二连续表面包括非导电材料，其中，第二外壳具有第一端和与第一端相对的第二端，其中，第二外壳定位在第一外壳的第一内部体积内，并且其中，第二连续表面的外部区域与第一连续表面的内部区域之间的区域的至少一部分包括第一材料；阴极，定位在第二外壳的第一端处，其中，阴极被配置为朝向第二外壳的第二端发射电子；阳极，定位在第二外壳的第二端处，其中，阳极至少包括靶，该靶被配置为被所发射出的电子撞击；罩，定位在所述第二外壳的第二端处，并且被配置为使得罩的至少第一部分覆盖第二外壳的第二端的至少一部分；以及至少一个传热元件，定位成紧邻在第二外壳的第二端并且在所述区域中，其中，至少一个传热元件包括第一内表面、与所述第一内表面相对的第二外表面、第三表面、以及与所述第三表面相对的第四表面，其中，第一内表面的至少一部分与罩的第一部分的至少一部分接触，并且第二外表面的至少一部分与第一连续表面的内部区域物理接触。

可选地，至少一个固体传热元件与第一材料不同。

可选地，至少一个传热元件具有围绕所述罩周向地延伸的环形或圆柱形。

可选地，环形或圆柱形的至少一个传热元件包括耦接在一起的多个区段，并且其中，多个区段中的每个区段具有多边形截面面积。

可选地，至少一个传热元件基本上包围第二外壳的第二端并且被配置为将阳极与第一外壳热耦接。

可选地，至少一个传热元件包括第二材料，并且其中，第二材料具有大于10kV/mm的介电强度。