[发明专利]用于制造X 射线阳极的方法和X 射线阳极

说明书

技术领域

本发明涉及用于一种制造X射线阳极的方法以及X射线阳极，所述X射线阳极至少在它的焦点范围内具有结构化的表面。

背景技术

在产生例如用于医疗应用的X射线辐射时，通常由金属阳极材料制造的X射线阳极被加载以电子。在达到X射线阳极时，电子被强烈制动，以此一方面形成了X射线辐射（所谓的制动辐射）且另一方面产生了热量。但在被高度加速的电子到达X射线阳极时，此电子的动能的仅大约百分之一被转化为X射线辐射能。剩余的能量被几乎仅转化为热，且必须从X射线阳极被导出或辐射出。X射线阳极内的均衡的温度形式通过所产生的热功率和热传导和辐射能力确定。通常的X射线阳极主要包括由熔点高的金属或金属合金制成的或由陶瓷材料制成的X射线阳极体。X射线阳极的焦点范围即电子到达其上的位置通常由高熔点金属钨或钨/铼合金制成。

特别地，焦点区域受到高的热负荷。在形成X射线辐射时，在焦点轨迹或焦点区域上可能达到超过2500℃的温度，这导致X射线阳极的提前老化。老化的焦点区域特别地显示出由于金属组织的再结晶导致的强烈的裂纹组织（rissgefüge）和巨核生长（Riesenkornwachstum），其中随着裂纹形成的增加，X射线辐射的剂量率下降。

裂纹组织的形成例如在X射线旋转阳极（带有在100Hz至200Hz之间的典型频率的旋转阳极）的情况下解释为由于高周期温度负荷导致，其中再结晶金属组织由于快速的拉压应力序列而疲劳破坏。金属组织的疲劳破坏可甚至达到使整个颗粒或区域从焦点轨迹连接（Brennbahnverbund）脱落，以此明显降低了可获得的剂量率。X射线阳极在此情况中必须被维修或替换。

原来，将焦点区域或焦点轨迹熔合在旋转阳极体上，以因此产生固定的连接。熔合方法多年来被视作标准方法。为延长X射线阳极的使用寿命，已知通过在钨体的核边界上的氧化物分离（所谓的“Oxide DispersionStrengthening”）来提高钨焦点轨迹的强度。也已知的是，为产生耐受性的层结构而使用热喷射方法（例如，真空等离子体喷涂），其中将附加的物质在喷射燃烧器内或外熔化、熔焊或熔合，其中气体流以喷射粒子的形式被加速，且被抛射到X射线阳极的表面上。

从US 7356122B2中获得了一种方法，其中借助于电化学腐蚀方法在X射线阳极基体的表面上引入凹陷，以至少将表面在X射线阳极的焦点区域内微结构化。电化学处理的焦点区域包括离散的锥形结构，其上产生了X射线辐射的“岛面”。独立的岛面可在温度周期交替时膨胀和收缩，以此防止了金属组织的损坏和裂纹的形成。

DE 10360018A1公开了带有可受高热负荷的表面的X射线阳极。在所涉及的X射线阳极的表面上布置了限定的微裂缝，以避免在X射线阳极运行期间焦点轨迹表面的弹塑性变形和随之导致的疲劳破坏。微裂缝可在此通过不同的模式引入到表面内。此外，描述了用于制造此X射线阳极的相应的方法。

US 5629970A公开了带有焦点区域的盘形X射线阳极。在焦点区域外，X射线阳极在其背离电子束的侧上具有粗糙的表面，其中在表面上的凹陷的宽度和深度大于在X射线阳极运行期间所发射的辐射的波长。在此，US 5629970A的教导在于将凹陷分布一致地引入到表面内，以一方面保证良好的导热且另一方面保证动态重量平衡。

已知的方法中的缺点在于带有不均匀的特别是弯曲的表面的X射线阳极仅能以很高的成本费用加工而成，因为为此要求特殊的模具。此外，在弯曲的表面的边缘区内可能特别地出现尺寸偏差，这导致了昂贵且成本高的再加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法，通过该方法可快速、精确且廉价地制造带有不同的表面几何形状的X射线阳极。本发明所要解决的另外的技术问题是提供相应的可快速、精确且廉价地制造的X射线阳极。

此技术问题根据本发明记载的方法以及X射线阳极解决，其中方法的有利构造视作X射线阳极的有利构造，反之亦然。