用于多焦点X射线管的壳体和多焦点X射线管的制作方法

本实用新型的实施例涉及一种X射线管的壳体，特别是，涉及一种用于多焦点X射线管的壳体和包括该壳体的多焦点X射线管。

背景技术：

X射线在工业无损检测、安全检查、医学诊断和治疗等领域具有广泛的应用。产生X射线的装置称为X射线源，通常由X射线管、电源与控制系统、冷却及屏蔽等辅助装置等构成。X射线管包含阴极、阳极和壳体三个主要部分。阴极产生电子束流，电子束流被阴极与阳极之间的高压电场加速，并撞击阳极上靶点，从而产生X射线。

X射线需要从壳体上的某个位置引出，通常将该位置称为引出窗口。X射线具有很强的穿透能力，几乎可以穿透自然界的各种物质，但是其穿透能力除与其本身的能量有关外，还与其所穿透物质的质量厚度相关，即质量厚度越小的物体对X射线的阻挡越小。为了更好地引出X射线，通常将引出窗口的厚度最大程度地减小，但是X射线管是一个密封的高真空腔体，引出窗口处要承受至少一个大气压力，所以通常将引出窗口设计成很小的圆形或者方形。

技术实现要素：

本实用新型的实施例所要解决的技术问题在于，提供一种壳体和包括这种壳体的多焦点X射线管，能够将通过多个阴极、阳极上的多个靶点(焦点)产生的多束X射线引出壳体。

根据本实用新型的一个方面的实施例，提供一种用于多焦点X射线管的壳体，在壳体上设有多个引出窗口，所述多个引出窗口与壳体内的多束X射线分别对准。在每一个引出窗口上设置有窗体，所述窗体设置成对所述壳体进行密封并允许所述壳体内相应的一束X射线通过所述窗体引出所述壳体，所述引出窗口中的至少一个在壳体厚度方向上的截面的至少一部分具有从内到外逐渐扩大的截锥形状。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述截锥形状与相应X射线的扇形截面大致相符。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述窗体的厚度与壳体的厚度之比小于1：5，优选地，小于1：10。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述窗体的厚度小于1mm，优选地，为0.02mm～0.5mm。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，窗体覆盖的引出窗口部分的面积小于1平方厘米。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述引出窗口中的至少一个的截面具有正方形或圆形，所述窗体优选地具有与引出窗口相同的形状。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述窗体设置在引出窗口的内侧、外侧或者内侧和外侧之间。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述窗体和所述壳体由不同的材料制成，所述窗体采用焊接、烧结或压接的方式被固定至壳体。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述窗体通过连接组件被固定至壳体，所述连接组件包括：环形的压板，被构造成将所述窗体的周边压合在所述壳体上；紧固件，在所述窗体的外围穿过所述压板，以将所述压板固定在所述壳体上；以及设置在所述壳体和所述窗体的周边之间的密封圈。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，在所述引出窗口中形成面向壳体外部的台阶部，所述窗体的周边固定在所述台阶部上。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，窗体在其周边具有朝壳体外部延伸并与引出窗口的锥形一致的裙部，所述裙部被固定至引出窗口的锥形侧壁。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述壳体由金属、陶瓷或者玻璃制成，所述窗体由选自钛箔、铜箔、铝箔、铍箔、不锈钢箔组成的组的一种金属箔制成、或者由陶瓷片、玻璃片或者石英片制成。

根据本实用新型的一个实施例的用于多焦点X射线管的壳体，所述窗体和所述壳体由相同的材料一体制成。

根据本实用新型的另一方面的实施例的多焦点X射线管，包括：根据上述任一实施例所述的壳体；阴极，所述阴极位于壳体内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流；以及阳极，所述阳极位于壳体内并且被构造成与阴极对准以从多个靶点产生多束X射线。

根据本实用新型的上述工作实施例的壳体和多焦点X射线管，在壳体上设有多个引出窗口，所述多个引出窗口与壳体内阳极的多个靶点分别对准，实现了引出窗口结构厚度比壳体显著减小，有利于X射线的引出，且每个引出窗口对应一个靶点，对该靶点产生的X射线具有一定的准直、塑形作用，同时又具备足够的强度且通过紧密的连接方式与射线管壳体连成一体，实现射线管内部的高真空状态。

附图说明

本实用新型的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型的一种示例性实施例的多焦点X射线管的立体示意图；

图2是图1所示的多焦点X射线管发射X射线的工作原理示意图；

图3是图1所示的多焦点X射线管发射X射线的立体示意图，其中壳体仅示出了设有多个引出窗口的侧壁；

图4是图3中的壳体的一个侧壁的在壳体厚度方向上的截面示意图；

图5A-5C是示出窗体设置在壳体的不同位置的截面示意图，其中图5A示出窗体设置在壳体的内侧，图5B示出窗体设置在壳体的内侧和外侧之间，图5C示出窗体设置在壳体的外侧；

图6A-6D是示出具有不同形状的引出窗口的平面示意图；

图7是示出根据本实用新型的一种实施例采用焊接方式将窗体设置在引出窗口的内侧的截面示意图；

图8是示出根据本实用新型的另一种实施例采用焊接方式将窗体设置在引出窗口的内侧和外侧之间的截面示意图；

图9是示出根据本实用新型的再一种实施例采用焊接方式将窗体设置在引出窗口的外侧的截面示意图；

图10A是根据本实用新型的再一种示例性实施例的窗体与壳体的连接方式的平面示意图；

图10B是图10A的截面示意图；

图11A是根据本实用新型的再一种示例性实施例的窗体与壳体的连接方式的平面示意图；以及

图11B是图11A的截面示意图。

附图标记：

1：壳体；

2：阴极；

3：阳极；

4、4’、41、42、43、44、45：引出窗口；

5：窗体；

6：焊接位置；

6’：焊接钎料；

7：密封圈；

8：压板；

9：紧固件；

10：台阶部；

11：裙部；

12：外部电源接口；

21、22、23、24、25：阴极位置；

31、32、33、34、35：靶点；

E：电子束流。

具体实施方式

在整个说明书中，类似的附图标记表示类似的部分。

下面将通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本实用新型总体上的实用新型构思，提供一种用于多焦点X射线管的壳体，其中，在壳体上设有多个引出窗口，所述多个引出窗口与壳体内的多束X射线分别对准。在每一个引出窗口上设置有窗体，所述窗体设置成对所述壳体进行密封并允许所述壳体内的一束相应的X射线通过所述窗体引出所述壳体。

图1是根据本实用新型的一种示例性实施例的多焦点X射线管的立体示意图；图2是图1所示的多焦点X射线管发射X射线的工作原理示意图；图3是图1所示的多焦点X射线管发射X射线的立体示意图，其中壳体仅示出了设有多个引出窗口的一个侧壁；图4是图3中的壳体的一个侧壁的在壳体厚度方向上的截面示意图。

如图1-4所示，根据本实用新型的一种实施例的多焦点X射线管包括：壳体1、阴极2和阳极3。壳体1内形成高真空。阳极3位于壳体内并且被构造成与阴极对准以从阳极上的多个靶点产生多束X射线。具体而言，引出的电子束流被位于阴极与阳极之间的高压电场加速，并获得能量撞击阳极靶点(或者焦点)，从而产生X射线X。外部控制器通过外部电源接口12与阴极2和阳极3电连接，以控制阴极2和阳极3。

根据本实用新型的一种实施例的用于多焦点X射线管的壳体1上设有多个引出窗口4，所述多个引出窗口与阳极上的多个靶点分别对准。引出窗口4的排列与阳极上的靶点排列一一对应。例如，在壳体1上设有至少2个引出窗口，再优选地，设有至少5个引出窗口。相应地，在阳极3上设有至少5个靶点。如图3所示，示意性地示出了在壳体1上设有5个引出窗口，相应地，在阳极上设有5个的靶点。本领域技术人员可以理解的是，图3中示出的引出窗口和窗体的数量仅是示例性的，本实用新型并不对引出窗口和窗体的数量进行限制。图3所示的多焦点X射线管的5个引出窗口与5个靶点分别对准。阴极2可以从多个阴极位置21、22、23、24、25产生多束电子束流E，每个位置产生的电子束流E受到阴极2与阳极3之间的高压电场加速，获得能量并撞击阳极3，在阳极3上的不同位置，即靶点31、32、33、34、35发射X射线。壳体1上与阳极3的不同靶点对应的设置有多个引出窗口41、42、43、44、45。也就是说，每个引出窗口都设置在对应的X射线传输路径上。靶点31产生的X射线从引出窗口41引出；靶点32产生的X射线从引出窗口42引出；靶点33产生的X射线从引出窗口43引出；靶点34产生的X射线从引出窗口44引出；靶点35产生的X射线从引出窗口45引出。引出窗口41、42、43、44、45的排列与靶点31、32、33、34、35的排列相同。这样，从多个靶点产生的X射线可以分别由相应引出窗口引出。

在每一个引出窗口4上设置有窗体5，所述窗体设置成对所述壳体1进行密封并允许所述壳体1内的X射线通过所述窗体5引出。可以理解，引出窗口与壳体1的其它非窗口位置相比，具有相对小得多的厚度，但并非完全开口，因为X射线管需要形成真空密封。这样，窗体5与壳体1形成真空密封结构，使阴极2和阳极3处于高真空环境下，一方面使得阴极2产生的电子束流E可以顺利达到阳极3，而不会因为与空气分子碰撞而损失掉；另一方面真空的绝缘特性使得阳极3可以处于相对阴极2的高电压状态，而不会轻易产生击穿打火。阳极3上的多个靶点位置产生的X射线分别通过不同的引出窗口4并透过设置在其上的窗体引出到X射线管的壳体外部，用于X射线透视成像等应用。

图5A-5C是窗体设置在壳体不同位置的截面示意图，其中图5A示出窗体设置在壳体的内侧，图5B示出窗体设置在壳体的内侧和外侧之间，图5C示出窗体设置在壳体的外侧。

在一种实施例中，如图5A-5C、6C、6D所示，引出窗口4中的至少一个窗口在壳体厚度方向上的截面至少一部分具有从内到外逐渐扩大的截锥形状。即，在图1所示的引出窗口4中的每一个在壳体内侧的尺寸小于在壳体外侧的尺寸。进一步地，所述截锥形状与相应X射线的扇形截面大致相符。具体而言，X射线从阳极3上的相应靶点呈立体发散状向外发射，引出窗口4的截面形状设计为截锥形状的锥角顶点位于阳极3，这样有利于X射线引出壳体1，同时保持壳体1在引出窗口的部位具有较强的强度。

在一种实施例中，如图4、6A、6B所示，所述引出窗口4中的至少一个在壳体厚度方向上的截面是矩形。即，引出窗口4没有锥度。这样的设计，使窗口结构简单，加工方便快捷。

在一种实施例中，如图4所示，窗体5的厚度d小于壳体1的厚度D，使得X射线以较大的透射率穿过窗体5。例如，所述窗体的厚度与壳体的厚度之比小于1：5，优选地，小于1：10。在一种示例性实施例中，引出窗口4处布置有窗体5，窗体5的厚度非常薄，在零点几毫米到毫米量级的厚度范围内。例如，所述窗体的厚度小于1mm，优选地，为0.02mm～0.5mm。这样，窗体5对X射线的阻挡远小于壳体1的其他位置，从而可以最大限度引出X射线。

在一种实施例中，窗体5与引出窗口4对应部分的面积小于1平方厘米。一般地，每一个引出窗口4只对应一个靶点，所以引出窗口4具有较小的面积，引出窗口4本身承受的压力很小，窗体5的厚度d就可以设计得很小，引出窗口在大气压力的作用下可以有少量的变形但是不会破裂。

图6A-6D是示出具有不同形状的引出窗口4的平面示意图。在一种实施例中，所述引出窗口中的至少一个的截面为正方形或圆形。图6A和6C示出了圆形引出窗口的实施例，其中图6A中的引出窗口没有锥度，图6C中的引出窗口具有一定锥度。图6B和6D示出了正方形引出窗口的实施例，其中图6B中的引出窗口没有锥度，图6D中的引出窗口具有一定锥度。窗体具有与引出窗口4相同的形状。即所述窗体和引出窗口都具有圆形或者正多边形，但窗体的面积大于引出窗口的面积，以覆盖引出窗口。本领域技术人员可以理解的是，所述窗体也可以具有与引出窗口不同的形状。在一个射线管上的多个引出窗口，可以是同一种形状，也可以是几种不同形状的组合。

图7是示出根据本实用新型的一种实施例采用焊接方式将窗体设置在引出窗口的内侧的截面示意图；图8是示出根据本实用新型的另一种实施例采用焊接方式将窗体设置在引出窗口的内侧和外侧之间的截面示意图；图9是示出根据本实用新型的再一种实施例采用焊接方式将窗体设置在引出窗口的外侧的截面示意图。

在一种实施例中，窗体5通过焊接固定至引出窗口4的内侧，如图7所示。此时，窗体可以从壳体的内侧覆盖在引出窗口上。在另一种实施例中，窗体5通过焊接固定至引出窗口4的内侧和外侧之间，如图8所示。此时，窗体周边可以设置有裙部11，然后通过裙部固定至引出窗口的侧壁。关于图8中的裙部，将在下文详细描述。在另一种实施例中，窗体5通过焊接固定至引出窗口4的外侧，如图9所示。此时，窗体可以从壳体的外侧覆盖在引出窗口上。需要说明的是，窗体相对于引出窗口的固定位置并不进行限定，而是可以根据需要灵活设置。而且，在同一X射线管中窗体相对于引出窗口的固定位置可以相同，也可以不同。

图10A是根据本实用新型的又一种示例性实施例的窗体与壳体的连接方式的平面示意图；图10B是图10A的截面示意图。图11A是根据本实用新型的又一种示例性实施例的窗体与壳体的连接方式的平面示意图；图11B是图11A的截面示意图。

如图5A-5C、10A-10B、11A-11B所示，窗体5设置在引出窗口4的内侧、外侧或者内侧和外侧之间。窗体5和壳体1由不同的材料制成。进一步地，窗体5采用焊接、烧结或压接的方式被固定至壳体1。例如，壳体1由金属、陶瓷或者玻璃制成，窗体5由选自钛箔、铜箔、铝箔、铍箔、不锈钢箔组成的组的一种金属箔制成，并且窗体5采用焊接的方式、或者压接的方式固定在壳体1上并形成真空密封结构。由于金属箔的厚度均匀，因此由金属箔制成的窗体具有非常大的便利性和成本优势。

在一种可替换的实施例中，壳体1由金属、陶瓷或者玻璃制成，窗体5由例如陶瓷片、玻璃片、石英片之类的非金属的薄片材料制成，并且窗体5采用焊接或烧结的方式固定至引出窗口4，且与壳体1形成真空密封结构。

在一种示例性实施例中，如图7-9所示，采用焊接方式将窗体5分别固定至引出窗口4的内侧、外侧和内侧之间、外侧。由金属箔制成的窗体5可以完全封闭引出窗口4并且与壳体形成密封。焊接位置6围绕引出窗口4完整的一周，使得窗体5与壳体1之间的焊接连接(融合)是一个完整封闭的一圈，从而使得窗体5与壳体1形成真空密封的连接关系。焊接方式包括，但不限于，氩弧焊、电阻焊、激光焊、钎焊、电子束焊、摩擦焊、扩散焊、爆炸焊等。

在一种示例性实施例中，如图10A-10B所示，窗体5通过连接组件被固定至壳体1，所述连接组件包括：环形的压板8，被构造成将窗体5的周边压合在壳体1上；以及紧固件9，在窗体5的外围穿过压板8，以将压板8固定在壳体1上。窗体5相对引出窗口4具有较大的面积，能够完全覆盖住引出窗口4。进一步地，连接组件还包括设置在壳体1和窗体5的周边之间的密封圈7。密封圈7具有高真空的密封特性，且是完整的一圈。密封圈7放置在壳体1的环绕引出窗口4与窗体5的周边之间。压板8在与引出窗口4对应的位置具有多个开孔，压板8压在窗体5上，且通过窗体5可以均匀挤压密封圈7。紧固件9连接压板8和壳体1，通过紧固作用使密封圈7受到挤压变形，最后使得窗体5与壳体1实现真空密封连接。紧固件9例如包括螺钉或者铆钉。采用这种紧固方式，可以将窗体5牢固地固定在壳体1上。

在一种示例性实施例中，如图11A-11B所示，在引出窗口4’中形成面向壳体1外部的台阶部10，窗体5的周边固定在台阶部10上。引出窗口4’位于窗体5内侧的部分具有向外逐渐增加的截锥形，引出窗口位于窗体5外侧的部分也具有向外逐渐增加的截锥形。引出窗口4’在窗体5内侧的锥形和在窗体5外侧的锥形优选地是同一个锥形的不同部分。壳体1的引出窗口4’中的台阶部10设置成围绕引出窗口4’的台阶部10完整的一圈。台阶部10上放置有焊接钎料6’，钎料6’也沿着台阶部10布置成完整的一圈。窗体5的外圆周小于引出窗口4’的台阶部10的外圆周，窗体5放置在焊接钎料6’上。壳体1、焊接钎料6’、出束窗体5按照所述由内到外的位置关系整体放置到高温钎焊炉中，高温使焊接钎料6’融化，温度降下来时焊接钎料6’将窗体5真空密封固定在壳体1上。

在一种实施例中，如图8所示，窗体5在其周边具有朝壳体1外部延伸并与引出窗口的锥形一致的裙部11，所述裙部被固定至引出窗口的锥形侧壁。这样，能够使窗体5与壳体1紧密贴合，将引出窗口密封形成真空结构。

在另一种实施例中，窗体5和壳体1由相同的材料一体制成。如图4所示，窗体5是通过在厚度为D壳体1上加工去掉一部分材料而制成的，进而形成引出窗口4。这样，剩下的厚度为d很小一部分材料用做引出窗口4的窗体5，窗体5是壳体1的一部分。也就是说，窗体5与壳体1形成为一个整体，具有非常好的真空密封性，并且容易将窗体4形成在壳体1的内侧或者内侧和外侧之间的位置(如图5A-5B所示)。

根据本实用新型另一方面的实施例，如图1-3所示，提供一种多焦点X射线管，所述多焦点X射线管包括上述工作实施例所述的壳体；阴极2，所述阴极2位于壳体1内并且被构造成从多个位置分别引出电子束流E；以及阳极3，所述阳极3位于壳体1内并且被构造成与阴极2对准以从多个靶点产生多束X射线X。

尽管在本实用新型的实施例中以正方形、圆形为例示出了引出窗口和窗体的形状，但是本实用新型并不局限于此，而是可以根据具体需要改变多焦点X射线管中的一个、多个或所有引出窗口和窗体的形状，例如矩形。

根据本实用新型的上述工作实施例的壳体和多焦点X射线管，在壳体上设有多个引出窗口，所述多个引出窗口与壳体内阳极的多个靶点分别对准，实现了引出窗口结构厚度比壳体显著减小，有利于X射线的引出，同时又具备足够的强度且通过紧密的连接方式与射线管壳体连成一体，实现射线管内部的高真空状态。

虽然为了例举说明的目的而根据当前被认为是最实际并且优选的实施例对本实用新型进行了详细描述。本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合，从而在解决本实用新型的技术问题的基础上，实现更多种壳体和多焦点X射线管。

在详细说明本实用新型的较佳实施例之后，熟悉本领域的技术人员可清楚的了解，在不脱离随附权利要求的保护范围与精神下可进行各种变化与改变，且本实用新型亦不受限于说明书中所举示例性实施例的实施方式。