[发明专利]用于旋转阳极X射线管的旋转阳极以及用于制造旋转阳极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于旋转阳极X射线管的旋转阳极。本发明进一步涉及一种用于制造旋转阳极X射线管的旋转阳极的方法。

背景技术

通过US3,735,458，已知一种双层旋转阳极以及一种用于使用钨制阳极部分和铸钼合金的支撑部分来制造此类双层旋转阳极的方法。

由于支撑部分由钼合金制成，因此使用一种已知商品名称为“TZM”的材料。这种材料除了钼之外，还包含钛、锆和碳。令人满意的是，这种材料可进行温度和形变处理，这种处理方式已经在冶金厂中实行。钛和锆在钼中混合以降低熔点，从而可浇铸这种材料并使重结晶温度升高到1,800℃。因此，如果支撑部分的温度保持低于1,800℃，那么即使是在重载运行条件下，也可维持制造此旋转阳极过程中实现的机械强度增加。

根据US3,735,458，将这些材料制成圆盘，且通过传统切割工艺将圆盘的至少一侧磨平。

此外，制造形成阳极部分的钨制圆盘，此圆盘通过磨削和/或抛光以使其至少一侧打磨到最平滑的状态，从而同时获得不具有氧化膜的干净表面。

随后，阳极部分和支撑部分圆盘通过各自的平滑侧相接合，且在非氧化或还原环境下，以约1,650℃的温度在炉中加热。加热后，已接合的阳极部分和支撑部分圆盘会尽快传送到速动冲击成型装置，以便防止发射任何氧化并最小化冷却程度。在此装置中，阳极部分和支撑部分圆盘在高能冲击下压合。由此，两个盘在非常高的压力下紧密粘合。由于形变在低于支撑部分的重结晶温度，即1,800℃时发生，因此本文关注的是冷态形变，除了支撑部分高度硬化之外，还将产生由冲击造成的高度形变。

但是，对于现代旋转阳极X射线管，旋转阳极在旋转阳极X射线管的运行过程中受到极限热负载和极限机械负载的影响。因此，阳极部分处，尤其是焦点轨迹处的阳极盘温度可能极高，其中在所述焦点轨迹处，运行过程中阴极所发射的电子会束撞击阳极部分。这可能对阳极盘的支撑部分材料造成不必要的影响，并由其可导致阳极盘的支撑部分材料的材料特性发生不必要的更改。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于，提供一种用于旋转阳极X射线管的旋转阳极，以满足运行过程中的极限热负载和极限机械负载。本发明的目的进一步在于，提供一种用于制造此类旋转阳极的方法。

这些目的通过本发明来实现，本发明提供一种用于旋转阳极X射线管的旋转阳极，其包括：阳极盘，其具有支撑部分；焦点轨迹，其位于阳极盘的外径附近；所述支撑部分沿着阳极盘的径向坐标具有非均匀的材料特性，从而使阳极盘的内径区域中具有较高机械负载能力，且使焦点轨迹处，即阳极盘的外径附近具有热稳定状态，即具有较高热负载能力。

因此，上述要求通过阳极盘的外缘和内缘处，即一方面是内径区域中且另一方面是外径附近的不同材料特性来满足。在焦点轨迹下方，即X射线管运行过程中阴极所发射的电子束的目标区域，阳极盘达到非常高的温度。因此需要材料处于热稳定状态，这与具有较低屈服强度的、至少几乎完全重结晶的微观结构关联。要进行牢固固定，则内缘处需要具有较高屈服强度，这涉及到更低的重结晶度。因此，在阳极盘的内径区域中，支撑部分材料的结构状态在阳极盘成型后不应发生更改。

较好的情况是，在此类旋转阳极中，支撑部分由高熔点金属或高熔点金属合金制成，所述金属或金属合金也称作难熔金属或难熔金属合金，其具有沿着阳极盘的径向坐标发生变化的晶体微观结构。

根据此项实施例，通过颗粒结构的径向变化，即通过沿着径向坐标提供不同的颗粒结构，从而使阳极盘的支撑部分的特性沿着径向坐标发生变化。

在旋转阳极的优选实施例中，金属或金属合金具有沿着阳极盘的径向坐标而逐渐增加的重结晶度。

较好的情况是，金属或金属合金的重结晶度可进行选择，即在阳极盘的内径区域中至少趋近零，且在阳极盘的外径附近的焦点轨迹处至少趋近百分之百。这表示在成型工序结束后，金属或金属合金在阳极盘的内径区域中不会或至少可能不会重结晶，且在焦点轨迹处完全或几乎完全重结晶。具体而言，支撑部分材料在阳极盘的内径区域中只有极少且较小的颗粒，而在阳极盘的外径附近的焦点轨迹处呈现较多且较大的颗粒。

在另一项优选实施例中，旋转阳极的支撑部分由钼合金制成。较好的情况是，支撑部分由合金制成，所述合金由钼构成，且进一步包含钛、锆和碳，这种合金的商品名称也称为“TZM”。