[实用新型]一种大功率电子加速器用旋转式液冷X射线透射转换靶

说明书

本实用新型公开了一种大功率电子加速器用旋转式液冷X射线透射转换靶，包括真空腔体、旋转靶和轴承组件；旋转靶安装在所述轴承组件上，由轴承组件带动旋转靶在真空腔体内作高速旋转运动；从加速器中输出的电子束沿着束流管道注入，通过电子透射窗后轰击旋转靶靶面外缘，部分能量转换为X射线经X射线输出窗出射到工作区域，且通过旋转靶的高速旋转使得剩余能量以热量的形式沉积到旋转靶外缘上的一条环形区域；所述真空腔体设有冷却液入口和冷却液出口，冷却液经冷却液入口流入真空腔体内，与高速旋转的旋转靶之间进行热交换后从冷却液出口流出。本实用新型采用高速旋转与冷却结合的方式，大大降低了电子束轰击区域的温度，避免转换靶烧蚀损坏。

技术领域

本实用新型涉及粒子加速器技术领域，具体涉及一种大功率电子加速器用旋转式液冷X射线透射转换靶。

背景技术

电子加速器是用于产生X射线的一种装置，是工业辐照、放疗、安检成像等应用最重要的组成装置之一。电子加速器将电子加速到一定能量(0.6-25MeV)后，电子轰击靶材，通过韧致辐射的原理产生X射线。靶的性能决定了X射线的转换效率、能谱以及可以承受的功率。

目前电子加速器所采用的X射线转换靶一般都是固定式的，对于成像用加速器，要求X射线焦斑固定，因此电子束必须轰击在靶面上固定的位置。当电子束功率较大时，会导致靶面温度急剧升高，造成靶面烧蚀甚至形成漏洞，导致加速器真空破坏，因此加速器的功率受到靶性能的严重制约。

实用新型内容

为了解决在加速器输出电子束功率密度很大的情况下，现有固定式X射线转换靶造成靶面烧蚀损伤的技术问题，本实用新型提供了解决上述问题的一种大功率电子加速器用旋转式液冷X射线透射转换靶。本实用新型采用高速旋转与冷却结合的方式，大大降低了电子束轰击区域的温度，避免转换靶烧蚀损坏。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种大功率电子加速器用旋转式液冷X射线透射转换靶，包括真空腔体、旋转靶和轴承组件；其中，所述旋转靶安装在所述轴承组件上，由所述轴承组件带动所述旋转靶在真空腔体内作高速旋转运动；从加速器中输出的电子束沿着束流管道注入，通过电子透射窗后轰击旋转靶靶面外缘，部分能量转换为X射线经X射线输出窗出射到工作区域，且通过旋转靶的高速旋转使得剩余能量以热量的形式沉积到旋转靶外缘上的一条环形区域；所述真空腔体设有冷却液入口和冷却液出口，冷却液经冷却液入口流入真空腔体内，与高速旋转的旋转靶之间进行热交换后从冷却液出口流出。

优选的，本实用新型的旋转靶外缘，即电子束轰击区域的靶厚度为0.5～5mm。

优选的，为了进一步降低旋转靶的温度，提高冷却效果，本实用新型的旋转靶的靶表面加工成平面、曲面或沟槽结构，通过旋转靶的高速旋转，实现与冷却液的高效对流。

优选的，本实用新型的旋转靶整个靶材料采用但不限于钼、钨、铼、钽或铼钨合金。

优选的，本实用新型的旋转靶采用组合焊接式结构，所述旋转靶的中心基体采用不锈钢、镍、铜及铜合金材料，所述旋转靶的外缘，即电子束轰击区域采用钼、钨、铼、钽或铼钨合金材料。

优选的，本实用新型冷却液入口和冷却液出口沿圆形真空腔体的切向开口，且分别位于真空腔体的上下两侧。本实用新型通过上述设置，使得冷却液流动方向和旋转方向一致，避免冷却液对高速旋转的旋转靶造成较大的冲击。

优选的，本实用新型的冷却液入口和冷却液出口与圆形真空腔体的切向呈角度开口。

优选的，本实用新型采用和金属真空封接的金刚石或铍作为X射线输出窗和电子透射窗。

优选的，本实用新型的轴承组件采用滚珠轴承，通过真空腔体外部驱动线圈驱动，从而带动旋转靶高速旋转。

优选的，本实用新型的冷却液采用但不限于变压器油。