[实用新型]一种带钛窗的金属陶瓷结构CT球管

说明书

本实用新型公开了一种带钛窗的金属陶瓷结构CT球管，包括金属壳、阳极组件和阴极组件，钛作为X射线屏蔽材料，相比于铍，其无毒环保，钛窗位于金属外壳的X射线出口部位，在钛窗周边局部增加一种具有高散热性的金属边框与金属壳过渡连接，钛窗与金属边框、金属边框与金属壳均通过焊接固定连接，该钛窗结构提高了窗口部位的散热性，解决了因钛散热性能差和窗口部位工作温度高，导致钛窗容易出现的漏气问题，提高了钛窗X射线管的可靠性，提高了在医疗诊断使用中的寿命，将具有显著临床应用价值。

技术领域

本实用新型涉及领域，特别涉及带钛窗的金属陶瓷结构CT球管。

背景技术

X射线管，其由金属壳、阴极组件和阳极组件组成，阴极组件的灯丝通电可产生热电子，在阴、阳极两端高压电场的驱动下，电子在高真空的中间壳体中高速运动撞击阳极靶面，通过韧致辐射产生X射线，X射线经由窗口射出，高速电子所带的能量仅有不到1％转化为X射线能，其余全部转化为热能，如何使X射线管能长期在高真空高温环境运转是研究和应用X射线管领域的长期课题。

X射线管的窗口部位因临近电子撞击点，承受着靶面的高温热辐射，同时电子撞击靶面后产生的溅射二次电子大量落在金属壳窗口部位，进一步增加了窗口的热负荷，其工作温度较高。

在X射线管中，金属壳在X射线管中固定连接阴极组件和阳极组件，其选材除需具备高真空性能外，还需具备足够的高温强度、高温稳定性和散热性能。单从散热性能考虑，用铜做金属壳的材料较好，但常用铜的高温力学性能和稳定性差，很难满足X射线管的使用。目前不锈钢和铜镍合金为金属壳的常用材料，从力学性能和使用经济性方面对比，不锈钢较好，在散热性方面，铜镍合金较好。

因窗口部位与金属壳的使用要求不同，很难用一种材质同时满足窗口屏蔽和金属壳支撑固定的作用。窗口结构通过焊接方式固定连接在金属壳的X射线出口方向。窗口部位作为X射线出口，其所选材料应容易被X射线穿透，根据X射线的透射特性，低原子系数的材料更容易被X射线穿透，目前，常用铍作为窗口材料，主要基于：1)其对X射线的可透性好，比铝大16倍，2)导热性也较好，热传导系数为200W/(mk)左右，与铝相当，3)具有高真空性能。但是铍有毒，制造和使用过程中容易对人体和环境造成伤害，基于铍的危害性，可选用钛作为替代，但钛的热传导性能差，其热传导系数为16W/(mk)左右，约为铝的1/14，钛窗的散热性差，而窗口部位大的热负荷容易使钛窗焊接部位出现漏气问题，影响X射线管的正常使用。

为解决钛窗散热性差导致的漏气问题，专利CN201610649069.6公开了一种高能X射线管，如下图所示，其通过在出口钛窗内部增设屏蔽窗，屏蔽窗用于遮挡所有的散射二次电子和来自靶盘的热辐射，减少出口钛窗的工作温度和热冲击。该专利的缺点是：1)屏蔽窗所用铍有毒，缺乏环保性，2)该X射线管产生的X射线需经两个窗口射出，即屏蔽窗10和出口钛窗2，对X射线的衰减屏蔽需从两个窗口的材料和位置进行设定，无单一窗口结构控制方便，3)相比于单窗口结构，该专利所述金属壳1的窗口结构的加工工艺性差，金属壳为内空的圆柱形结构，屏蔽窗10放置的孔在圆柱内壁，且比外部出口窗2的孔大，无法一次性从外部将窗口的孔位结构加工完成。

为解决钛窗散热性差导致的漏气问题，在不改变单窗口材料屏蔽X射线的结构基础上，本专利通过在钛窗周围局部增加一个高热传导系数的金属材料作为与金属壳连接的过渡结构，提高窗口部位的散热性，提高钛窗结构X射线管的使用可靠性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带钛窗的金属陶瓷结构CT球管，提高窗口部位的散热性，提高钛窗结构X射线管的使用可靠性，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种带钛窗的金属陶瓷结构CT球管，其包括金属壳和内置在金属壳内的阳极组件和阴极组件，金属外壳的X射线出口处设有窗口，该窗口处设有钛窗，钛窗通过金属边框与金属外壳相连接，该金属边框由高热传导性的金属制成。