CN106941064B - X射线管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种X射线管，包括陶瓷外壳，其包括空腔，该空腔包括呈圆柱状的第一部分、一端与该第一部分一端连接的连接部以及一端与该连接部的另一端连接的呈圆柱状的第二部分，其中，该第一部分的直径大于该第二部分的直径，该连接部将该第一部分与该第二部分平滑过渡连接，该连接部、第一、二部分共轴；阳极，其套装于所述第二部分内并与所述陶瓷外壳共轴；屏蔽罩，其套装于所述第一部分的另一端内并与所述陶瓷外壳共轴；阴极，其套装于所述屏蔽罩内。它的抗冲击性、冷热交变性能以及耐压性能更强。本发明还公开一种能使X射线管更充分放气的X射线管的制造方法。

Description

X射线管及其制造方法

技术领域

本发明涉及X射线管技术，具体涉及X射线管及其制造方法。

背景技术

X 射线管包含有阳极和阴极两个电极，分别用于接受电子轰击的靶材和发射电子的灯丝。两个电极均被密封在高真空的外壳内。

目前安检类X射线管的主要是玻璃管，而玻璃管就具有玻璃管的通用缺陷，抗冲击性，冷热交变性能以及耐压性能不强。导致玻璃管容易在运输中和使用中损坏，从而影响了管子的成品率和使用寿命。

为此，期望寻求一种技术方案，以至少减轻上述问题。

发明内容

一方面，本发明要解决的技术问题是，提供一种抗冲击性、冷热交变性能以及耐压性能更强的X 射线管。

另一方面，本发明要解决的技术问题是，提供一种能使X 射线管更充分放气的X射线管的制造方法。

为解决一方面的技术问题，本发明采用下述技术方案。

一种X射线管，包括：

陶瓷外壳，其包括空腔，该空腔包括呈圆柱状的第一部分、一端与该第一部分一端连接的连接部以及一端与该连接部的另一端连接的呈圆柱状的第二部分，其中，该第一部分的直径大于该第二部分的直径，该连接部将该第一部分与该第二部分平滑过渡连接，该连接部、第一、二部分共轴；

阳极，其套装于所述第二部分内并与所述陶瓷外壳共轴；

屏蔽罩，其套装于所述第一部分的另一端内并与所述陶瓷外壳共轴；以及

阴极，其套装于所述屏蔽罩内。

所述屏蔽罩包括呈圆环状的第一环、外径小于该第一环外径的呈圆环状的第二环以及将该第一环的一端与该第二环的一端连接的连接环，其中，该第二环与该第一环共轴并朝向所述阳极。

所述阳极与所述陶瓷外壳之间具有间隙。

还包括位于陶瓷外壳与第一部分相对应外壁的通过研磨作薄形成的窗口。

还包括安装于所述第一部分另一端的将接线柱、排气管刀口、氩弧焊口盖合于内的保护罩。

还包括与所述阳极连接的散热器。

为解决另一方面的技术问题，本发明采用下述技术方案。

一种X射线管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，装配上述结构的X射线管；

步骤2，对步骤1所装配的X射线管抽真空，抽至真空度至少为10^（－4）数量级；

步骤3，排气处理，分两步进行：

第一步，将步骤2抽真空后的X射线管置于烘烤设备内，将烘烤设备的温度从0℃升到350-380℃，升温时间至少1h，此时的真空度到达10^（－5）数量级，并保持这个数量级的真空度，在此温度及真空度数量级下保温至少2h；然后继续升温到500-580℃，升温时间至少2h，在此温度下保温至少3h后降温，直至X射线管降到室温；

第二步，首先对X射线管的灯丝通电，通电电流为3.7A，使灯丝升温到2000度及以上，对灯丝进行进一步去气；然后在X射线管上加40kV高压，调整灯丝电流使管电流为4mA并保持至少2.5h；再然后将高压降低到30kV调整灯丝电流使管电流增加到6mA并保持至少2h；之后将高压降低到20kV，调整灯丝电流使管电流增加到8mA并保持至少0.5h，再将高压降低到15kV ，使管电流继续保持在8mA并保持至少0.5h；最后关闭高压，待X射线管冷却至室温后将X射线管夹封后取出；

步骤4，对步骤3所取出的X射线管进行油压老练；

步骤3中，电压范围±0.5%，电流范围±0.2%。

油压老练的具体步骤如下：

步骤41，在1h及以内将施加在X射线管的老练电压从50 kV逐渐升至190kV，X射线管的阳极电流保持在2mA；

步骤42，完成步骤41后，X射线管在老练电压为190kV、阳极电流为2mA的情况下稳定工作至少2h；

步骤43，完成步骤42后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下稳定工作至少8h；

步骤44，完成步骤43后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下开断至少1000次；

步骤45，完成步骤44后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下再稳定工作至少8h；

步骤41-45中，电压范围±0.5%，电流范围±0.05%。

本发明具有下述有益技术效果。

本发明X射线管的陶瓷外壳包括空腔，该空腔包括呈圆柱状的第一部分、一端与第一部分一端连接的连接部以及一端与连接部的另一端连接的呈圆柱状的第二部分，第一部分的直径大于第二部分的直径，该连接部将第一部分与该第二部分平滑过渡连接，连接部、第一、二部分共轴；阳极套装于第二部分内并与陶瓷外壳共轴；屏蔽罩套装于第一部分的另一端内并与陶瓷外壳共轴；陶瓷外壳起到绝缘作用，其空腔整体采用上述结构，第一部分保证X射线管中部耐压距离，第一部分到第二部分直径逐渐缩小使得电场收缩，到达第二部分与第一部分相对的端部的电场几乎为零，从而降低X射线管的放电几率，提高了X射线管的耐压强度。并且，陶瓷本身耐压、冷热交变性能和强度都要好于玻璃，具有较高抗冲击性，可以满足更加苛刻的工作环境。

本发明的制造方法排气处理步骤分两步进行，并严格控制两步的排气处理工艺参数，第一步通过烘烤设备对X射线管整体升温，使X射线管材料表层附着的气体排除干净，第二步通过电子轰击靶面，使靶材产生瞬间高温使材料再次放气，并且电子轰击能将潜藏于X射线管材料更深层的气体释放出来。可见，本发明的制造方法能使X射线管更充分放气，提高管内真空度，保障X射线管稳定工作。

附图说明

图1为本发明X射线管的结构示意图。

图2为本发明X射线管的聚焦极和聚焦极定位片组合在一起的结构示意图。

图3为图2的仰视图。

图4为本发明X射线管的聚焦罩。

具体实施方式

为能详细说明本发明的技术特征及功效，并可依照本说明书的内容来实现，下面对本发明的实施方式进一步说明。

图1示例性示出本发明众多实施例中的一种X射线管的实施例。该X射线管包括聚焦极1、聚焦极定位片2、聚焦罩4、陶瓷外壳5、阳极6、屏蔽罩8及阴极11。

陶瓷外壳5包括空腔，该空腔包括第一部分51、连接部52及第二部分53。第一部分51呈圆柱状。连接部52的一端与第一部分51的一端连接。第二部分53呈圆柱状，其一端与连接部52的另一端连接的的第二部分53。第一部分51的直径大于第二部分53的直径，连接部52将第一部分51与该第二部53分平滑过渡连接，连接部52、第一、二部分51、53共轴。

阳极6套装于第二部分53内，与陶瓷外壳5共轴较佳。

屏蔽罩8套装于第一部分51的另一端内，与陶瓷外壳5共轴较佳。

阴极11套装于屏蔽罩8内。一并参见图2-4，聚焦极1套装于屏蔽罩8内，阴极11的灯丝伸入聚焦极1内。聚焦罩4通过激光焊接固定在聚焦极1上，位于与阴极11相对的那方。聚焦极定位片2套装于与阴极11内，通过螺钉3与聚焦极1固定。

在一些实施例中，屏蔽罩8包括呈圆环状的第一环81、外径小于该第一环外径81的呈圆环状的第二环82以及将该第一环81的一端与第二环82的一端连接的连接环83。第二环82与第一环81共轴，第二环82朝向阳极6。屏蔽罩8采用这种阶梯式设计，使电场到达根部几乎为零，能更好的对聚焦极1里面的毛刺起到屏蔽电场的作用，从而提高耐压水平。

在一些实施例中，阳极6与陶瓷外壳5之间具有间隙。阳极6由无氧铜制成，能够把电子打在钨靶上产生的热量迅速带走。

在一些实施例中，本发明的X射线管还包括位于陶瓷外壳5与第一部分51相对应外壁的通过研磨作薄形成的窗口54，通过研磨作薄达到窗口效果，能约束除窗口54外的其他X射线，保证射出射线更加均匀。

在一些实施例中，本发明的X射线管还包括安装于第一部分51的另一端的将接线柱10、排气管刀口、氩弧焊口盖合于内的保护罩9。

在一些实施例中，本发明的X射线管还包括与阳极6连接的散热器7，以增加散热面积。

本发明的一种X射线管的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，装配上述结构的X射线管；

步骤2，对步骤1所装配的X射线管抽真空，抽至真空度至少为10^（－4）数量级；

步骤3，排气处理，分两步进行：

第一步，将步骤2抽真空后的X射线管置于烘烤设备内，将烘烤设备的温度从0℃升到350-380℃，例如350℃、360℃、370℃、380℃等，升温时间至少1h，例如1h、1.5h、2h等，此时的真空度到达10^（－5）数量级，并保持这个数量级的真空度，在此温度及真空度数量级下保温至少2h，例如2h、2.5h、3h等；然后继续升温到500-580℃，例如500℃、520℃、540℃、560℃、580℃等，升温时间至少2h，例如2h、2.5h、3h等，此时升温速率不要太快较佳，保持在10^（－6）数量级的放气速率较佳，在此温度下保温至少3h后降温，例如3h、3.5h、4h等，以使材料充分放气，直至X射线管降到室温，真空度回升到3.5-4.5×10^（-6）pa较佳；

第二步，首先对X射线管的灯丝通电，通电电流为3.7A，使灯丝升温到2000度及以上，例如2000度、2100度、2200度、2300度等等，对灯丝进行进一步去气；然后在X射线管上加40kV高压，调整灯丝电流使管电流为4mA，此时真空度会持续降低，一直降低到2.5-3.5×10^（-6）pa，X射线管上加40kV高压且调整灯丝电流使管电流为4mA这种工况下保持至少2.5h，例如2.5h、3h、3.5h等，这段时间真空度将回升到7.5-8.5×10^（-7）pa；再然后将高压降低到30kV，调整灯丝电流使管电流增加到6mA，这时增加功率会使真空度再次降低到1.0-2.0×10^（-6）pa，高压降低到30kV且调整灯丝电流使管电流增加到6mA这种工况下保持至少2h，例如2h、2.5h、3h等，这段时间真空度将回升到4.5-5.5×10^（-7）pa；之后将高压降低到20kV，调整灯丝电流使管电流增加到8mA，这时降低功率，增加管电流，对靶面更深层进行去气，此时真空度有微弱降低到5.5-6.5×10^（-7）pa，高压降低到20kV且调整灯丝电流使管电流增加到8 mA这种工况下保持至少0.5h，例如0.5h、0.7h、0.9h等，再将高压降低到15kV，使管电流继续保持在8mA ，此时缓慢降低功率，让去气更加充分，高压降低到15kV 且使管电流继续保持在8mA这种工况下保持至少0.5h，例如0.5h、0.7h、0.9h等；最后关闭高压，待X射线管冷却至室温，此时真空度达到7.5-8.5×10^（-8）pa，再将该X射线管夹封后取出；

步骤4，对步骤3所取出的X射线管进行油压老练。

上文中，电压范围±0.5%，电流范围±0.2%。

上述步骤4中，油压老练的具体步骤如下：

步骤41，在1h及以内（例如0.4h、 0.5h、0.6h、0.8h、1h等等）将施加在X射线管的老练电压从50 kV逐渐升至190kV，X射线管的阳极电流保持在2mA，该步骤将高压加在阴阳极之间，利用击穿的放电使电极表面局部熔化，初步消除毛刺，使得X射线管的耐压等级逐步提高；

步骤42，完成步骤41后，X射线管在老练电压为190kV、阳极电流为2mA的情况下稳定工作至少2h，例如2h、2.5h、3h等，此步进行超压老练，进一步消除X射线管的毛刺，使得X射线管的耐压等级进一步提高，进一步保证X射线管长时间工作的稳定性；

步骤43，完成步骤42后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下稳定工作至少8h，例如8h、8.5h、9h等，此步骤模拟正常工作状态，比实际工作高15kV，保证正常工作时的稳定；

步骤44，完成步骤43后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下开断至少1000次，具体的，开高压，稳定至少30s，关高压，循环至少1000次，通过开断这种方式模拟一种低频脉冲电压，对X射线管进行一种深层次的老练，进一步保证X射线管长时间工作的稳定性；

步骤45，完成步骤44后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下再稳定工作至少8h，例如8h、8.5h、9h等，此步骤再次模拟正常工作状态，以便X射线管的性能最终稳定下来。

上述步骤42、43、44、45通过不同的加压方式，逐步提高阴阳极的放电几率，使X射线管得到充分老练，以获得更加可靠的工作稳定性。可见，上述步骤41、42、43、44、45彼此间配合，消除阴阳极表面微小的不均匀性，能够提高X射线管的耐压等级，保证X射线管长时间工作的稳定性，并能获得更加可靠的工作稳定性。

上文步骤41-45中，电压范围±0.5%，电流范围±0.05%。

在上述步骤3与步骤4之间还包括外形处理步骤。

需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何适合的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再进行描述。

上面参照实施例对本发明进行了详细描述，是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种X射线管，其特征在于，包括：

陶瓷外壳，其包括空腔，该空腔包括呈圆柱状的第一部分、一端与该第一部分一端连接的连接部以及一端与该连接部的另一端连接的呈圆柱状的第二部分，其中，该第一部分的直径大于该第二部分的直径，该连接部将该第一部分与该第二部分平滑过渡连接，该连接部、第一、二部分共轴；

阳极，其套装于所述第二部分内并与所述陶瓷外壳共轴；

屏蔽罩，其套装于所述第一部分的另一端内并与所述陶瓷外壳共轴；以及

阴极，其套装于所述屏蔽罩内；

所述屏蔽罩包括呈圆环状的第一环、外径小于该第一环外径的呈圆环状的第二环以及将该第一环的一端与该第二环的一端连接的连接环，其中，该第二环与该第一环共轴并朝向所述阳极。

2.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，所述阳极与所述陶瓷外壳之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的X射线管，其特征在于，还包括位于陶瓷外壳与第一部分相对应外壁的通过研磨作薄形成的窗口。

4.根据权利要求1至3任一项所述的X射线管，其特征在于，还包括安装于所述第一部分另一端的将接线柱、排气管刀口、氩弧焊口盖合于内的保护罩。

5.根据权利要求1至3任一项所述的X射线管，其特征在于，还包括与所述阳极连接的散热器。

6.一种X射线管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，装配权利要求1至5任一项所述的X射线管；

步骤2，对步骤1所装配的X射线管抽真空，抽至真空度至少为10^(－4)数量级；

步骤3，排气处理，分两步进行：

第一步，将步骤2抽真空后的X射线管置于烘烤设备内，将烘烤设备的温度从0℃升到350-380℃，升温时间至少1h，此时的真空度到达10^(－5)数量级，并保持这个数量级的真空度，在此温度及真空度数量级下保温至少2h；然后继续升温到500-580℃，升温时间至少2h，在此温度下保温至少3h后降温，直至X射线管降到室温；

第二步，首先对X射线管的灯丝通电，通电电流为3.7A，使灯丝升温到2000度及以上，对灯丝进行进一步去气；然后在X射线管上加40kV高压，调整灯丝电流使管电流为4mA并保持至少2.5h；再然后将高压降低到30kV调整灯丝电流使管电流增加到6mA并保持至少2h；之后将高压降低到20kV，调整灯丝电流使管电流增加到8mA并保持至少0.5h，再将高压降低到15kV，使管电流继续保持在8mA并保持至少0.5h；最后关闭高压，待X射线管冷却至室温后将X射线管夹封后取出；

步骤4，对步骤3所取出的X射线管进行油压老练；

步骤3中，电压范围±0.5％，电流范围±0.2％。

7.根据权利要求6所述的X射线管的制造方法，其特征在于，所述步骤4中，油压老练的具体步骤如下：

步骤41，在1h及以内将施加在X射线管的老练电压从50kV逐渐升至190kV，X射线管的阳极电流保持在2mA；

步骤42，完成步骤41后，X射线管在老练电压为190kV、阳极电流为2mA的情况下稳定工作至少2h；

步骤43，完成步骤42后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下稳定工作至少8h；

步骤44，完成步骤43后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下开断至少1000次；

步骤45，完成步骤44后，X射线管在老练电压为175kV、阳极电流为2mA的情况下再稳定工作至少8h；

步骤41-45中，电压范围±0.5％，电流范围±0.05％。