[发明专利]用于X射线发生器的冷却装置

说明书

用于X射线发生器中的X射线管的冷却装置，所述冷却装置包括壳体，所述壳体具有用于容纳X射线管的中央容纳装置、用于导入气态冷却介质的进入口、用于导出气态冷却介质的排出口以及在所述进入口与所述排出口之间延伸的气体引导通道。所述气体引导通道这样实施，使得其在运行中将所述气态冷却介质直接在X射线管的处于高压的壳体旁边引导经过。此外，所述气体引导通道螺旋形地围绕X射线管延伸，从而使施加在X射线管上的电势沿着气体引导通道下降直至零电势。

技术领域

本申请涉及一种用于在使用气态冷却介质作为冷却剂的情况下冷却X射线发生器中的X射线管的装置气态冷却介质。在此优选地使用周围环境空气作为冷却剂。进一步优选地，所述X射线发生器是用于应用在食品工业领域中的紧凑的X射线发生器。

背景技术

常规的X射线管包括真空管，在所述真空管中存在用于产生自由电子的电灯丝和与所述灯丝间隔开的阳极。由灯丝发射的电子在电场中被额外施加的高压加速并且对准阳极。高速电子与阳极的碰撞导致产生X射线辐射。这样产生的X射线辐射能用于检查或治疗人体、动物或物体。

此外，利用电子来轰击阳极导致阳极的升温，因为进行撞击的电子的最大部分动能转化为热。在此，在阳极释放的热量与进行撞击的电子的速度和数量有关。为了在运行中避免过于剧烈地加热阳极和因此整个X射线管，必须从X射线管导出所产生的热量。

为此，根据X射线管的功率应用不同类型的冷却系统。在设计用于诸如X射线管的高压构件的冷却装置时应当始终注意，X射线电极处于高电势并且必须设法使X射线电极相对于周围环境足够绝缘。

为了实现高效的冷却，大多数情况下在冷却装置的外部壳体壁与X射线管的外壁之间使用液态冷却剂。在此，通常将具有高介电常数的油用作冷却剂，从而冷却剂同时也用于电绝缘在运行中处于高压的X射线管。这样的装置描述在US 4,780,901(A)中，其中，使用绝缘油作为进行电绝缘的冷却剂。

由德国实用新型DE 86 15 918.6已知一种液体冷却式的X射线辐射器。该X射线辐射器设置在填充有绝缘油的壳体中。此外，设有循环冷却装置，其具有一个通过两个冷却剂导管连接在壳体上的冷却器和一个用于绝缘油的循环泵。在所述壳体之内，绝缘油从周围冲刷X射线辐射器。在所述壳体之外，绝缘油经由冷却剂导管被输送至所述循环泵。在此，可以将所述冷却剂导管在鼓风机旁边引导经过。为了使冷却剂尽可能高效地冷却，所述冷却剂导管可以在鼓风机的区域中螺旋形地延伸并且配设有散热片。在此，冷却剂导管的螺旋形的延伸用于提高对于冷却的可使用的表面积，以便提高冷却剂向周围环境的散热。

这样的电绝缘油允许在高压组件与处于接地电势的组件之间的冷却剂之内的非常陡峭的电势变化，在此不存在火花放电的危险。陡峭的电势变化允许相应紧凑的构造方式，因为允许在高压组件(真空X射线管的外壁)与处于接地电势、亦即零电势的组件(冷却装置壳体外壁)之间的非常短的空间距离。

然而恰恰是在食品或医药产业的领域中，油冷却系统常常是不利的，因为在泄露的情况下存在以通常有损于健康的油来污染食品或药品的危险。此外，普遍地由于定期实施油更换也相对密集地维护所述油冷却系统。

原则上完全可能的是，对于X射线管使用空气冷却。然而，空气具有更差的绝缘特性。对于干燥的空气，可以认为击穿强度为大约1kV/mm(千伏每毫米)。而为了在实际条件下确保避免火花放电，必须规定高出三倍的间距。因此，对于典型使用的100kV的X射线管得出在X射线发生器的处于高电压的X射线管与处于接地电势的壳体之间要维持的间距大约为30cm。

因此，常规的空气冷却系统必须相应更大地确定尺寸，并且因此特别是在非常高的运行电压的情况下只能更为不轻便且较不灵活地使用。