[发明专利]包括散热元件的阳极盘元件

说明书

技术领域

本发明大致涉及X射线管技术。

更具体地，本发明涉及用于X射线生成设备的包括散热元件的阳极盘元件、X射线生成设备、X射线系统、阳极盘元件的制造方法以及阳极盘元件在X射线生成设备、X射线管和X射线系统中的至少一个中的使用。

背景技术

X射线生成设备，也称为例如X射线管，可用于生成电磁辐射，该电磁辐射例如用于医学成像应用、检查成像应用或者安保成像应用。

X射线生成设备可包括阴极元件和阳极元件，电子在这两个元件之间被加速以用于产生X辐射。电子从阴极元件移动行进到阳极元件，并且到达阳极元件上被称为焦斑的区域，从而通过阳极元件的电子轰击产生电磁辐射。阳极元件可是静态的或者可实现为旋转阳极元件。

由于经由电子轰击而向焦斑施加的大部分能量被转变为热，因此电磁辐射的生成可被认为是很没有效率的。X射线管的主要局限性之一是阳极元件尤其是焦斑轨道的冷却，也即是散热。

在旋转阳极元件的情况下，通过旋转焦斑之下的阳极元件，焦斑散布于阳极元件的较大的径向区域上，因而产生焦斑轨道。因此，作用于阳极元件的热负荷散布在较大的圆形区域上，因而增大了X射线生成设备的可能额定功率。

发明内容

可能需要提供一种在维持结构完整性的同时可承受增加的热的阳极盘元件。此外，可能需要改善从焦斑轨道尤其是从焦斑区域的散热。

X射线管的阳极元件可包括难熔金属靶。难熔金属在电磁辐射生成领域中提供了很多有利的特性，例如耐高温、高强度、导热系数和高热容。

然而，当旋转阳极盘元件时，可观的每分钟的旋转数量(RPM)有助于阳极盘元件中显著机械应力的产生。同样，在X射线生成的过程期间，阳极元件的加热便于热机械应力的产生。

通过电子轰击而向焦斑施加的大部分能量被转换为热。由于阳极盘元件的温度可被认为是X射线管的限制因素，因此必须通过例如从焦斑区域或者焦斑轨道移除热来控制焦斑的热度。

归因于电子撞击的焦斑局部加热可被认为取决于以下参数：例如，靶角度、焦斑轨道直径、焦斑尺寸(长度×宽度)、旋转频率、应用于焦斑的功率以及例如阳极盘元件的导热系数、密度和比热的材料特性。

在下文中，提供根据独立权利要求的用于X射线生成设备的阳极盘元件、X射线生成设备、X射线系统、阳极盘元件的制造方法以及阳极盘元件在X射线生成设备、X射线管和X射线系统中的至少一个中的使用。

从从属权利要求中可得到进一步的优选示例性实施例。

阳极盘元件可具有复合材料和/或包括各向异性导热系数的材料。

复合材料可是由至少两个截然不同的结构或者材料，例如纤维和基质，组成的材料组合。

具有各向异性导热系数的材料可视为是在材料的第一方向上具有第一导热系数，而在第二方向上具有至少第二导热系数的材料，并且第一导热系数和第二导热系数是不相等的。例如，材料可在第一方向上包括第一导热系数，所述第一导热系数高于在第二方向上的第二导热系数。换言之，在这一例子中，第二导热系数相比第一导热系数减小或者降低。

某些类型的复合材料可呈现出各向异性的导热系数，具体而言取决于该复合物之内的各个截然不同的结构或者材料，例如纤维材料，的布置。该各个材料即使在复合材料中也可保持区分性。

也可以想到非复合材料也呈现出各向异性的导热系数。

非复合材料也可被称为单一材料或者均质材料。具体而言，非复合材料可被认为是不由两个或者更多的单独的专门材料或者材料结构构成，而是由均质材料组成，尤其是具有均质材料分布和/或材料结构。

本发明的要点可视为是提供散热元件，其在阳极盘元件的某个方向上提供优选的散热或者增强的散热。

散热元件可在阳极盘元件的一方向上提供导热系数，具体而言，在该方向上阳极盘元件的材料与具有另外导热系数的该阳极盘元件的另外方向相比具有减小的导热系数。具体而言，该散热元件可提供比阳极盘元件的导热系数更高的导热系数或者传热递性能，尤其是在阳极盘元件的某个部分或者方向上，例如在导热元件的延伸方向上。

换言之，导热元件提供了用于热传导的路径，因而在阳极盘元件内部的散热，其与该阳极盘元件本身的散热性能相比可尤其增加。

导热元件也可被视为是用于受控地或有方向地传导热的元件。

因而，导热元件可适于在阳极盘元件的导热系数减小的方向上从焦斑轨道散热。