专利名称：包括散热元件的阳极盘元件的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及X射线管技术。更具体地，本发明涉及用于X射线生成设备的包括散热元件的阳极盘元件、X射线生成设备、X射线系统、阳极盘元件的制造方法以及阳极盘元件在X射线生成设备、X射线管和X射线系统中的至少一个中的使用。
背景技术：
X射线生成设备，也称为例如X射线管，可用于生成电磁辐射，该电磁辐射例如用于医学成像应用、检查成像应用或者安保成像应用。X射线生成设备可包括阴极元件和阳极元件，电子在这两个元件之间被加速以用于产生X辐射。电子从阴极元件移动行进到阳极元件，并且到达阳极元件上被称为焦斑的区域，从而通过阳极元件的电子轰击产生电磁辐射。阳极元件可是静态的或者可实现为旋转阳极元件。由于经由电子轰击而向焦斑施加的大部分能量被转变为热，因此电磁辐射的生成可被认为是很没有效率的。X射线管的主要局限性之一是阳极元件尤其是焦斑轨道的冷却， 也即是散热。在旋转阳极元件的情况下，通过旋转焦斑之下的阳极元件，焦斑散布于阳极元件的较大的径向区域上，因而产生焦斑轨道。因此，作用于阳极元件的热负荷散布在较大的圆形区域上，因而增大了 X射线生成设备的可能额定功率。
发明内容
可能需要提供一种在维持结构完整性的同时可承受增加的热的阳极盘元件。此夕卜，可能需要改善从焦斑轨道尤其是从焦斑区域的散热。X射线管的阳极元件可包括难熔金属靶。难熔金属在电磁辐射生成领域中提供了很多有利的特性，例如耐高温、高强度、导热系数和高热容。然而，当旋转阳极盘元件时，可观的每分钟的旋转数量(RPM)有助于阳极盘元件中显著机械应力的产生。同样，在X射线生成的过程期间，阳极元件的加热便于热机械应力的产生。通过电子轰击而向焦斑施加的大部分能量被转换为热。由于阳极盘元件的温度可被认为是X射线管的限制因素，因此必须通过例如从焦斑区域或者焦斑轨道移除热来控制焦斑的热度。归因于电子撞击的焦斑局部加热可被认为取决于以下参数例如，靶角度、焦斑轨道直径、焦斑尺寸(长度χ宽度)、旋转频率、应用于焦斑的功率以及例如阳极盘元件的导热系数、密度和比热的材料特性。在下文中，提供根据独立权利要求的用于X射线生成设备的阳极盘元件、X射线生成设备、X射线系统、阳极盘元件的制造方法以及阳极盘元件在X射线生成设备、X射线管和X射线系统中的至少一个中的使用。从从属权利要求中可得到进一步的优选示例性实施例。阳极盘元件可具有复合材料和/或包括各向异性导热系数的材料。复合材料可是由至少两个截然不同的结构或者材料，例如纤维和基质，组成的材料组合。具有各向异性导热系数的材料可视为是在材料的第一方向上具有第一导热系数， 而在第二方向上具有至少第二导热系数的材料，并且第一导热系数和第二导热系数是不相等的。例如，材料可在第一方向上包括第一导热系数，所述第一导热系数高于在第二方向上的第二导热系数。换言之，在这一例子中，第二导热系数相比第一导热系数减小或者降低。某些类型的复合材料可呈现出各向异性的导热系数，具体而言取决于该复合物之内的各个截然不同的结构或者材料，例如纤维材料，的布置。该各个材料即使在复合材料中也可保持区分性。也可以想到非复合材料也呈现出各向异性的导热系数。非复合材料也可被称为单一材料或者均质材料。具体而言，非复合材料可被认为是不由两个或者更多的单独的专门材料或者材料结构构成，而是由均质材料组成，尤其是具有均质材料分布和/或材料结构。本发明的要点可视为是提供散热元件，其在阳极盘元件的某个方向上提供优选的散热或者增强的散热。散热元件可在阳极盘元件的一方向上提供导热系数，具体而言，在该方向上阳极盘元件的材料与具有另外导热系数的该阳极盘元件的另外方向相比具有减小的导热系数。 具体而言，该散热元件可提供比阳极盘元件的导热系数更高的导热系数或者传热递性能， 尤其是在阳极盘元件的某个部分或者方向上，例如在导热元件的延伸方向上。换言之，导热元件提供了用于热传导的路径，因而在阳极盘元件内部的散热，其与该阳极盘元件本身的散热性能相比可尤其增加。导热元件也可被视为是用于受控地或有方向地传导热的元件。因而，导热元件可适于在阳极盘元件的导热系数减小的方向上从焦斑轨道散热。本发明的一方面在于提供由复合材料制造的阳极盘元件，该复合材料具体而言包括基质结构。复合材料可采用与基质材料结合的纤维材料，该基质材料具体而言可包围该纤维材料，以构成基质结构。纤维材料可是无方向性或者全方向性的纤维材料，或者可包括限定的纤维结构， 尤其是编织纤维结构。例如，由碳基质材料增强的碳纤维复合结构的使用可允许提供具有改善机械强度的阳极盘元件。纤维材料可被编织为极性构造，例如提供正放射状和圆周状的纤维，因而通过优化环形和径向机械特性而产生旋转对称，以优选使阳极盘元件的构造适于旋转期间产生的应力。极性构造，尤其是旋转对称的极性构造，可理解为由两个单独的纤维结构组成。一个纤维结构可大致上从旋转轴向外突出，因而与旋转阳极盘元件的旋转轴垂直对齐。第二纤维结构可被认为是从旋转轴相对于各个纤维等距对齐，因而与阳极盘元件的旋转轴圆周对齐。在两个纤维结构的交叉点，可认为纤维是基本上彼此垂直的。
虽然相应的编织构造被认为是旋转对称的，但是应该理解的是归因于编织纤维的结构，是不能实现最佳或者真正的旋转对称构造的，尤其是连续的旋转对称。然而，在本专利申请的背景下，即使是部分旋转对称也被认为是旋转对称。相应的纤维结构可沿着各个纤维提供良好的导热系数，然而在正交方向中，也即各个纤维层之间的方向中，归因于没有连接各个纤维层的纤维并且大多数纤维在面内方向中定向，因此可能提供减小的导热系数。纤维结构的面内定向可提供增强的稳定性，提供将来自焦斑轨道的局部热在面内方向中沿着纤维结构的优选移除，同时提供局部热在正交方向中减小的移除。本发明也涉及将散热元件应用于或者并入到复合材料结构中。具体而言，其涉及例如通过编织或者以别住的方式将导热纤维并入复合材料中。导热纤维可是并入复合材料的经编织的高温、高导热系数纤维，该复合材料例如是碳纤维增强碳(CFC)材料，其组成了 X射线生成设备的阳极盘元件，尤其是X射线管的旋转X射线管阳极元件。相应的阳极盘元件具体而言可具有作为散热元件并入的例如由难熔金属制造的金属纤维，该难熔金属例如是钨(W)、铼(Re)、铌(Nb)、钼(Mo)、钽(Ta)、铪(Hf)或者它们的各自合金。难熔金属是极其耐热和耐磨损的金属种类。散热元件可布置为基本平行于阳极盘元件的旋转轴，在轴向方向或者正交方向中定向以具体而言通过提供各个分隔的纤维层的纤维之间的纤维连接来提供各个纤维层之间的导热路径，该纤维层彼此邻近相置，但是是分隔开的，因而通过轴向方向中的基质材料防止了各个层的纤维-纤维接触。相应的散热元件或者导热纤维可改善正交导热系数或者层间导热系数，尤其是轴向中的。这可通过将纤维主要布置在阳极盘元件的焦斑轨道区域中或者布置在阳极盘元件的焦斑轨道之下来进一步增强。此外，这种散热元件可改善例如通过化学气相沉积(CVD)而设置在阳极盘元件上的焦斑轨道的粘附性。同样，通过将散热元件布置在焦斑区域中、在焦斑轨道之下和/或在焦斑轨道的表面处，可如此产生焦斑轨道本身。因而，不再需要焦斑的另外的或者单独的化学气相沉积或者真空等离子喷涂(VPS)。通过并入单独的散热元件，可在靶或者阳极盘元件的背侧，即焦斑轨道表面的相对侧上产生可加工团块，该可加工团块可被采用用于平衡目的，尤其是动态平衡目的。根据本发明的阳极盘元件，尤其是CFC阳极盘元件，可通过将如难熔金属纤维的散热元件编织入预形成的结构或者别在预形成的结构中来制造。编织可被认为是类似于织物装裱地来编织碳纤维。别住可理解为通过提供外部力来将散热元件插入，因而将散热元件驱动进入预形成复合材料结构的纤维材料中。散热元件可穿透进入复合材料的编织结构之间，因而实现与各个纤维层的纤维的接触，并且从而提供否则将分隔开的纤维层之间的导热路径。散热元件或者金属纤维的分别并入可通过提供额外的导热路径来提供预形成结构在轴向方向上的改善的薄层特性。别住，又名针刺，也可理解为是将正交纤维加入，尤其是手动加入该预形成以提供改善的层间特性，例如改善的导热系数。
一旦以期望的编织完成预形成，那么可经由压缩过程、热解碳浸渍(PCI)或者化学气相渗透(CVI)来致密该预形成，以完善围绕该纤维的基质。难熔金属纤维可被加入碳纤维极性编织结构预形成中。该极性编织提供了正放射状和圆周状的纤维以优化环形和放射状特性，尤其是旋转对称性。同样，难熔金属纤维可被编织入该纤维结构，别入到该预形成纤维结构中或者同样别入到焦斑轨道区域中的全部结构。这一组装或者并入可在纤维结构的致密之前发生。在本发明背景下作为散热元件，可理解或者采用任何适合于通过在各个纤维层之间提供散热路径或者导热路径因而提供了层间导热或者散热路径来改善层间热传导的元件。散热元件也可被称为是导热元件或者传导性元件。层间热传导可尤其理解为是在具有各向异性导热系数的材料的包括导热系数减小的方向上的导热。因而，物理层，尤其是薄层的实际相交不是必需的，但可是优选的。导热元件可是基本上细长的元件并且可理解为是基本上在一个优选的、预定义的方向上至少延伸或者横跨的元件，其尤其是连续的，而在其他两个维度上可能是可忽略的。 相应的元件可包括别针形、钉形或者基本只在一个方向上具有连续的预定义延伸的纤维元件。该延伸将足够桥接或者横过纤维结构的不同层以提供纤维层之间的导热路径。然而，也可能是在两个维度具有基本延伸的元件，其例如具有剑形、锯形或者梳子形。换言之，散热元件的延长、延伸、范围或者跨度是足够用于纤维结构的两个或者更多纤维层之间的散热或者导热的，否则纤维层之间将没有导热系数或者具有不良的导热系数。导热元件也可理解为是例如金属粒子的单个元件的集合。例如，在复合结构的情况下，金属粒子可被并入阳极盘元件的结构中，尤其是并入其各向异性热结构，以增强在阳极盘元件材料的导热系数减小的方向中的导热系数。金属灌注物导热元件也可理解为是细长的元件，在这一情况下可能包括组成细长元件的全部金属灌注结构。同样，用于金属灌注物的单个金属粒子或者金属元件可被视为组成了各个细长元件。这一金属灌注物可在盘元件的材料，例如CFC基质之内产生金属结构，以改善正交热特性。这可产生将来自焦斑轨道电子轰击的局部热散布遍及阳极的传导路径。金属灌注物可设计为加入到焦斑轨道处和/或遍及整个靶或者阳极盘元件。金属灌注物可位于焦斑轨道之下并且可增强正交导热系数，可改善例如通过化学气相沉积(CVD)所提供的焦斑轨道的粘附性，并且甚至可产生焦斑轨道本身而不需要额外的化学气相沉积(CVD)、真空等离子喷涂(VPQ或者等等。同样，具有了金属灌注物，出于动态平衡目的，靶可在阳极盘元件的特定表面上具有可加工团块。在CFC阳极盘元件的情况下，可通过产生预形成极性编织碳纤维结构来制造阳极。该极性编织可设置有放射状和圆周状的纤维以优化环形和放射状特性，尤其是具有旋转对称。一旦完成了，那么可经由压缩过程和/或热解碳浸渍来致密这一结构。一旦获得期望的结构和密度，那么可给该CFC阳极灌注金属。这一过程可包括熔化期望的金属和/ 或合金，并且将其灌注CFC基质之内。该灌注过程可直接位于焦斑轨道区域之下和/或上，或者遍及整个阳极CFC基质结构。此外，金属灌注方法可包括化学气相渗透(CVI)方法。也可能采用基本圆形的元件来代替或者作为焦斑轨道。相应的圆形元件可具有至少一个突起，其与以上提及的用于导热元件的任意形状相似，从该圆形元件的表面突出以插入或者并入纤维结构中，因而随后插入或者并入阳极盘元件。可给该圆形元件具有适合于布置在焦斑轨道上的材料，或者甚至具有适用于焦斑轨道的材料，例如难熔金属、合金并且尤其是钨铼或者枝晶铼。本发明具体而言采用的阳极盘元件可采用碳基质复合物或者陶瓷基质复合物。采用相应的阳极盘元件的X射线管可被认为是尤其适合于心血管和CT医学成像的高性能产品。然而，相应的X射线管也可被采用用于检查和安保应用。可类似于织物装裱来完成预形成。一旦以期望的编织完成该预形成，那么经由压缩过程，例如按压，来致密该预形成。然而，CFC靶可仍然是非常多孔并且非连续的。可通过热解碳浸渍(PCI)或者化学气相渗透(CVI)来完成该致密以完善围绕该纤维的基质。X射线管可设计为单极或者双极的。双极X射线管采用阴极元件和阳极元件，在阴极元件处具有例如_70kV的负电势， 并且在阳极元件处具有例如+70kV的正电势。单极X射线管可被认为是末端接地平台。相应的单极X射线管可仍然采用用于向具有接地电势的阳极元件加速电子的阴极元件。因而，单极X射线管可包括具有例如-140kV电势的阴极元件，同时阳极元件或者CFC靶具有例如零电势。阳极元件具体而言可能不包括正电势。一般而言，电势一般被设置在阴极元件和阳极元件之间以将电子从阴极元件向阳极元件加速。阴极元件可理解为是电子发射元件，而阳极元件可被认为是电子接收或者电子收集元件。例如出于高端、高功率、快旋转速度、和大功率密度CT系统的目的，CFC阳极可被认为是包括了改善的特性。随着功率要求的增大和焦斑尺寸的减小，CFC阳极元件在处理机械和热机械应力，以及承受和处理高端CT系统的热负荷方面提供了优势。在下文中，尤其参考用于X射线生成设备的阳极盘元件来描述了本发明的进一步实施例。然而，这些说明也应用于X射线生成设备、X射线系统、阳极盘元件的制造方法以及阳极盘元件的使用。注意到权利要求以及尤其是所要求保护的实体之间的单一或者多个特征的任意变型和交换是可能的，并且在本专利申请的范围和公开内容之内。根据本发明的进一步示例性实施例，阳极盘元件可由复合材料和/或包括各向异性导热系数的材料制备。具体而言，复合材料可允许制造具有特定定制的机械和结构特性以承受增加的机械应力和热暴露同时维持结构完整性的阳极盘元件。根据本发明的进一步示例性实施例，该复合材料可包括由至少一种纤维材料和至少一种基质材料组成的基质结构。复合材料的使用可允许为了期望应用而特定设计或者定制阳极盘元件的形状，并且尤其是材料特性。纤维材料以及基质材料可是任何类似碳材料、陶瓷材料、聚合物材料或者金属的材料。在本专利申请的背景下，采用基于碳的纤维材料和基于碳或者基于陶瓷的基质材料可以被认为是尤其有利的。根据本发明的进一步示例性实施例，复合材料可包括极性构造。具体而言，纤维材料，因而纤维材料的纤维的排列或者编织，可排列成极性构造。 也可使用极坐标来描述极性构造，也即从一点或者轴的距离，以及角度或者角。相应的极性构造可包括正放射状和圆周状的纤维，其可通过只改变一个极坐标来描述，例如针对放射状排列的纤维来改变与旋转轴的距离，或者针对圆周状排列的纤维来改变角度，而针对那一特定纤维的相应其他变量保持不变。根据本发明的进一步示例性实施例，至少一个散热元件可被制备为金属元件，具体而言难熔金属元件或者难熔金属纤维。具体而言由难熔金属制造的金属元件，可提供有效的导热系数或者散热能力以用于纤维结构的层之间的热转移。根据本发明的进一步示例性实施例，至少一个散热元件可由包括以下难熔金属的组中的材料制造鹤、铼、铌、钼、钽和它们的各自合金。相应的金属组成的材料可用于提供纤维层之间的充分热转移路径，同时耐受和/ 或承受在X射线生成设备的正规或者不正规的操作模式期间可能发生的在焦斑轨道附近的增加的温度。根据本发明的进一步示例性实施例，至少一个散热元件可通过编织和/或别住的方式而并入阳极盘元件中。通过编织或者别住而并入至少一个散热元件，即通过尤其在预形成结构本身可被认为是将要完成的阶段加入该散热元件，可提供具体而言被制备为预形成纤维结构的阳极盘元件的简单制造。因而，在加入基质材料之前、加入时或者甚至加入之后，作为最后步骤可以将散热元件基本并入预形成结构中。别住甚至可在预形成纤维元件的致密期间或者甚至之后来执行。可通过压缩过程、热解碳浸渍或者化学气相渗透来致密该预形成纤维结构，例如碳纤维结构。根据本发明的进一步示例性实施例，该散热元件可适于在导热系数减小的方向上从焦斑轨道散热。通过提供散热元件，在阳极盘元件的某个方向上的散热可增大而不改变该阳极盘元件的内部结构，该散热元件提供在一方向上与该方向上阳极盘元件的导热系数相比优选的因而增大的导热系数。导热元件也可被采用作为在该阳极盘元件的导热系数减小的方向上的热散布元件。根据本发明的进一步示例性实施例，该散热元件可适于在轴向方向上从焦斑轨道散热。相应的散热元件可提供热转移路径，尤其在可能横过或者桥接阳极盘元件的纤维结构的间隙或者间距的正交或者轴向方向上，其尤其经过彼此不直接纤维-纤维接触的不同薄层。在下文中，尤其参考阳极盘元件的制造方法来描述了本发明的进一步实施例。然而，这些说明也应用于阳极盘元件、X射线生成设备、X射线系统以及阳极盘元件在X射线生成设备、X射线管和X射线系统的至少一个中的使用。
根据本发明的进一步示例性实施例，将至少一个散热元件并入阳极盘元件的焦斑轨道区域中。在焦斑轨道区域中提供散热元件或者导热元件实现了简化通过如化学气相沉积和真空等离子喷涂的方法加入焦斑轨道，或者在至少一个散热元件构成焦斑轨道本身的情况下，甚至使得加入单独的、专门的焦斑轨道是可有可无的。也可能高温铜焊来固定焦斑轨道。
通过参考以下描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并且得到阐明。以下将参考下列附图来描述本发明的示例性实施例。附图中的图示是示意性的。在不同的附图中，类似或者相同的元件具有类似或者相同的附图标记。图未按比例绘制，但是可描绘出定性的比例。图1示出了 X射线生成设备的阳极盘元件；图2a，b示出了根据本发明的纤维结构的示例性实施例的极性构造；图3a，b，c示出了将五个散热元件并入图2a，b的纤维结构中的示例性实施例；图4a，b示出了根据本发明的将多个散热元件并入焦斑轨道区域的纤维结构中的示例性实施例；图5示出了根据本发明的X射线系统的第一示例性实施例；图6示出了根据本发明的X射线系统的第二示例性实施例；图7示出了根据本发明的阳极盘元件制造方法的示例性实施例的流程图；图8a，b示出了根据本发明的阳极盘元件编织架构的示例性实施例；以及图9a，b示出了根据本发明的包括作为金属灌注物的散热元件的阳极盘元件的示例性实施例。附图标记1阳极盘元件2复合材料4焦斑轨道5 散热元件6 旋转轴7 轴元件8 电子轰击路径9 X 辐射10热传导12放射状纤维13圆周状纤维14纤维层15 凹陷
16 焦斑20 X射线系统21 X射线生成设备22 X射线探测器23 对象24阴极元件25阳极元件26支撑体27控制系统28金属灌注物30阳极盘元件的制造方法31步骤提供复合材料32步骤并入至少一个散热元件33步骤致密纤维结构
具体实施例方式现在参照图1，描绘了用于X射线生成设备的阳极盘元件的示例性实施例。阳极盘元件1包括具有各个纤维层14的复合材料2。在阳极盘元件1的中央并入有凹陷15，其用于附接轴元件7，以旋转阳极盘元件1。在图1中并未描绘出用于旋转阳极盘元件1的致动元件。轴元件7以虚线表示。在图1中，各个纤维层14分别被布置为基本垂直于旋转轴6和轴元件7。阳极盘元件1包括焦斑轨道4，其在图1中位于阳极盘元件1上表面的外部边缘处。焦斑轨道4相对于阳极盘元件1的上表面稍微倾斜，该上表面具体而言可基本垂直于旋转轴6。在焦斑轨道4上布置有焦斑16。焦斑16是焦斑轨道4的被电子8轰击以生成X 辐射9的区域。电子轰击8的路径和所生成的X辐射9的路径在图1中以两个箭头表示。现在参照图2a，b，描绘了根据本发明的阳极盘元件的极性构造的示例性实施例。阳极盘元件1包括复合材料结构2，在图加和b中只描绘了复合材料结构2的纤维结构。阳极盘元件1由各个纤维层14组成，该各个纤维层14彼此邻近相置而没有直接的纤维连接，可能由基质材料间隔开。阳极盘元件1的极性构造可通过采用结合了正圆周状纤维13的正放射状纤维12 来实现。在图加和2b两者中均指示出旋转轴6。在图加和2b中的各个纤维12、13、14之间的距离或者间隙只是为了图示阳极盘元件1的极性构造的基本概念。具体而言，纤维可以基本更小的距离来间隔开，因而形成基本均勻的纤维层14。现在参照图3a，b，c，描绘了将五个散热元件并入图2a，b的纤维结构中的示例性实施例。如从图2b可知，各个纤维层14不通过纤维-纤维连接，也即隔层连接，来连接。相应的纤维-纤维连接可通过采用，也即将散热元件5插入或者并入阳极盘元件1的纤维结构中来提供。在图北中，描绘了五个细长的，别针状或者钉状的散热元件5，其被并入阳极盘元件1的纤维结构中。散热元件5为热的传导，也即经由所有纤维层14的热散布，提供了层间路径。在一例子中，加热位于散热元件5顶侧处的焦斑4，如图北左边的箭头单元10所示。热通过散热元件5被向下传导并且如图3c所描绘的从散热元件5向纤维结构中散布。散热元件5可被插入到阳极盘元件1的复合材料2的间隙结构中，可能接触或者穿透各个纤维12、13，提供纤维层14之间的层间连接。也可能将纤维用作导热元件5而穿透纤维12、13，或使其在仍然横穿纤维层14的同时与纤维12、13交织。在采用纤维的情况下，该纤维不需要具有基本线性的延展，而是也可能是编织结构，该编织结构可能具有用于改善与纤维元件12、13的接触的曲形、弯曲或者卷曲形状。在图3c中指示出热传导10。在这一例子中，热被向下传导并且从散热元件5向外扩展至纤维结构，也即扩展至阳极盘元件1的外部和内部两者。现在参照图^，b，描绘了根据本发明的将多个散热元件并入焦斑轨道区域的纤维结构中的示例性实施例。散热元件5以相对于旋转轴6基本对称的方式被并入到阳极盘元件1的纤维结构中。阳极盘元件1具有的导热元件5可大致贯穿整个纤维结构而被并入，或者如图^，b所示，只贯穿焦斑轨道4的区域。散热元件5因而位于焦斑轨道区域4之下以提供改善的散热性或者从焦斑轨道4散发的热在各个纤维层14之间的传导。散热元件5提供从焦斑轨道4至远离布置纤维层14的纤维结构的优选热移除。导热元件5可改善焦斑轨道4的并入或者甚至可构成焦斑轨道4本身。现在参照图5，描绘了根据本发明的X射线系统的第一示例性实施例。在图5中，描绘了示例性的X射线系统20，即安装在天花板上的C形弧系统。该C 形弧包括X射线生成设备21和X射线探测器22。对象23位于X射线探测器22和X射线生成设备21之间的X辐射9的路径中。X射线生成设备21包括阴极元件M和包括阳极盘元件1的阳极元件25。现在参照图6，描绘了根据本发明的X射线系统的第二示例性实施例。在图6中，描绘了包括X射线生成设备21和X射线探测器22的CT X射线系统。 对象23位于X射线生成设备21和X射线探测器22之间的X辐射线路中的支撑体沈上。 控制系统27用于控制X射线图像采集协议的控制参数。X射线生成设备21和X射线探测器22被布置为能够绕着对象23旋转，尤其是绕着定位在X射线生成设备21和X射线探测器22之间的等中心点处的感兴趣区域旋转，以用于生成三维X射线图像，该图像具体而言可被显示为冠状、轴向和矢状切片图像。现在参照图7，描绘了根据本发明的阳极盘元件制造方法的示例性实施例的流程图。用于制造30阳极盘元件的方法包括步骤提供31复合材料并且将至少一个散热元件并入32至少部分该复合材料中。在步骤33，致密该纤维结构，例如通过压缩过程、热解碳浸渍或者化学气相沉积。现在参照图8a，b，描绘了根据本发明的阳极盘元件的编织架构的示例性实施例。图示出了图^，b的阳极盘元件的极性构造的简化示意性图示。阳极盘元件由各个纤维层14组成，每个包括放射状纤维12和圆周状纤维13。
在图8b中，描绘了放射状纤维12和圆周状纤维13的各个编织样式。示例性的编织样式或者编织架构可是平纹编织、斜纹编织、方平编织、4-经缎纹(鸟爪式)编织、5-经缎纹编织和8-经缎纹编织。各个纤维层14可包括各自的编织样式。如从图8b可知，在交叉的各个点处，放射状纤维12和圆周状纤维13可被认为是相对于彼此垂直的。也可交换放射状纤维12和圆周状纤维13的编织结构来实现编织样式，也即该样式基本上旋转大约90°。现在参照图9a，b，描绘了根据本发明的包括作为金属灌注物的散热元件的阳极盘元件的示例性实施例。图9a示出的阳极盘元件1的示例性实施例具有碳纤维增强碳(CFC)极性编织结构，其设置有焦斑轨道4以及提供在该焦斑轨道4之下的作为导热元件5的金属灌注物观。图9b示出的阳极盘元件1的示例性实施例具有碳纤维增强碳(CFC)极性编织结构，其设置有焦斑轨道4以及提供遍及整个CFC基体的作为导热元件5的金属灌注物观。在图9a和9b中，金属灌注物观用于尤其在与旋转轴平行的方向上将热从焦斑4 导离，因为阳极盘元件的各向异性导热系数可被视为是在轴向方向上减小的。因而，通过采用作为金属灌注物观的导热元件5，在焦斑4处产生的热通过在阳极盘元件1之内提供的穿层散热路径而经过阳极盘元件1的至少一部分散布。应该注意的是术语“包括”不排除其他元件或者步骤，并且“一”或者“一个”不排除多个。同样，在不同实施例中关联描述的元件是可以被组合的。同样应该注意的是，在权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。
权利要求
1.一种用于X射线生成设备的阳极盘元件(1)，包括焦斑轨道；以及至少一个散热元件(5)；其中，所述阳极盘元件(1)能够绕着旋转轴(6)旋转； 其中，所述焦斑轨道(4)关于所述旋转轴(6)旋转对称；其中，所述阳极盘元件(1)包括各向异性导热系数；并且其中，所述至少一个散热元件 (5)适于在所述阳极盘元件(1)的导热系数减小的方向上从所述焦斑轨道(4)散热。
2.如前述权利要求所述的阳极盘元件，其中，所述阳极盘元件(1)由复合材料( 制备；并且其中，所述至少一个散热元件 (5)被并入至少部分所述复合材料O)中。
3.如权利要求2所述的阳极盘元件， 其中，所述复合材料( 包括极性构造。
4.如任一前述权利要求所述的阳极盘元件，其中，所述至少一个散热元件(5)被制备为金属元件。
5.如任一前述权利要求所述的阳极盘元件，其中，所述至少一个散热元件(5)被制备为细长元件，具体而言其中，所述至少一个散热元件(5)由难熔金属纤维制备。
6.如任一前述权利要求所述的阳极盘元件，其中，所述至少一个散热元件(5)由包括以下难熔金属的组中的材料制造钨、铼、铌、 钼、钽和它们的各自合金。
7.如任一前述权利要求所述的阳极盘元件，其中，所述至少一个散热元件( 通过编织和/或别住的方式被并入所述阳极盘元件 (1)中。
8.如任一前述权利要求所述的阳极盘元件，其中，所述至少一个散热元件( 通过金属灌注被并入所述阳极盘元件(1)中。
9.一种X射线生成设备，包括阴极元件04)；以及阳极元件05)；其中，所述阴极元件04)和所述阳极元件05)操作性耦合以生成X射线；并且其中，所述阳极元件0 包括根据前述权利要求中的至少一项所述的阳极盘元件⑴。
10.一种X射线系统(20)，包括 X射线生成设备；以及X射线探测器02)；其中，对象03)能够安置在所述X射线生成设备和所述X射线探测器02)之间；其中，所述X射线生成设备和所述X射线探测器02)操作性耦合以使得能够获得所述对象03)的X射线图像；并且其中，所述X射线生成设备被制备为根据前述权利要求所述的X射线生成设备 01)。
11.一种制造阳极盘元件(1)的方法(30)，包括步骤提供(31)包括各向异性导热系数的阳极盘元件(1)；将至少一个散热元件(5)并入(32)至少部分所述阳极盘元件(1) 中；其中，所述至少一个散热元件(5)适于在所述阳极盘元件(1)的导热系数减小的方向上从焦斑轨道(4)散热。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个散热元件( 被制备为细长元件；并且/或者其中，所述至少一个散热元件(5)通过编织和/或别住的方式而被并入；并且/或者其中，所述至少一个散热元件( 通过金属灌注被并入所述阳极盘元件(1)中。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中，所述至少一个散热元件( 被并入所述阳极盘元件(1)的所述焦斑轨道的区域中。
14.如权利要求11至13之一所述的方法，其中，所述阳极盘元件(1)由复合材料( 制备。
15.根据权利要求1至8之一所述的阳极盘元件(1)在X射线生成设备、X射线管和X射线系统OO)中的至少一个中的使用。
全文摘要
本发明大致涉及X射线管技术。经由电子轰击而向焦斑施加的大部分能量被转变为热；电磁辐射的生成可被认为是很没有效率的。X射线管的主要局限性之一是阳极元件尤其是焦斑轨道的冷却，也即散热。因此，提出了一种阳极盘元件，其可以在维持结构完整性的同时承受增加的热，并且还可以提供改善的从焦斑轨道的散热。根据本发明，提供了一种用于生成X射线的包括各向异性导热系数的阳极盘元件(1)。该阳极盘元件(1)包括焦斑轨道(4)和至少一个散热元件(5)。该阳极盘元件(1)能够绕着旋转轴(6)旋转，并且焦斑轨道(4)关于该旋转轴(6)旋转对称。该至少一个散热元件(5)适于在该阳极盘元件(1)的导热系数减小的方向上从该焦斑轨道(4)散热。
文档编号H01J35/10GK102473572SQ201080029089
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月24日 优先权日2009年6月29日
发明者G·J·卡尔森, K·克拉夫特, P·徐 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司