X射线靶组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种X射线靶组件。
【背景技术】
[0002] X射线被广泛应用于现代医学诊断和治疗，尤其是肿瘤治疗。
[0003] 现有技术中，高能电子束轰击祀材，在祀材内发生韧致福射（高能带电粒子在突 然减速时产生的一种辐射）而产生X射线。高能电子束一般由加速器高压加速形成，靶材 可由例如钨、金、铊、铁、铜、镍等材料制成。
[0004] 高能电子束轰击靶材时，产生X射线的转换效率很低，通常只有15%左右，高能电 子束的大部分能量都被靶材吸收，产生热量。当机器要求提供的剂量率越大（单位时间产 生的X射线剂量），则要求高能电子束的入射功率越大，同时积聚在靶材上热量也越多，如 果热量不能得到及时散发，则会导致靶材表面的融化，严重时击穿，长久使用，靶材表面被 氧化，产生变形，导致靶材的使用寿命降低，大大降低了射线治疗的安全性。因此靶材的散 热成为一个亟待解决的问题。
[0005] 现有技术中有一种X射线靶组件（现有技术一），如图1所示，靶组件包括暴露于 空气中的靶材11 (例如钨靶）和具有高导热率的导热金属12,导热金属12具有凹槽14,靶 材11位于凹槽14中，靶材11的下表面与凹槽14的底部贴合、上表面用于接收高能电子束 的轰击；另外，导热金属12中嵌设有冷却水管道13。通过上述结构，导热金属12可将积聚 于靶材11下表面的热量迅速传导至冷却水管道13,通过冷却水管道13中冷却水的作用散 发出去。
[0006] 这种靶组件的缺陷在于：一是由于靶材与空气接触，加上靶材受轰击部位温度较 高，导致该部位容易氧化、易被腐蚀；二是靶材的散热不好，为了保证其使用寿命，只能降低 高能电子束的入射功率，以保证靶组件在使用时处于安全温度范围内，这使得X射线的剂 量率受到限制。
[0007] 现有技术中有另一种X射线靶组件（现有技术二），如图2所示，这种靶组件在现 有技术一的基础上，将靶材11置于加速器的真空环境Q内，这样可以防止靶材的表面氧化 和表面腐蚀。一方面，将X射线靶组件安装于真空环境内的工艺较复杂；另一方面，该靶组 件没有解决现有技术一中散热不好的问题，导致该靶组件也不能在高能电子束大功率入射 的情况下使用。
【发明内容】
[0008] 本发明提供一种新的靶组件，可以在防止靶材的受轰击部位的氧化和表面腐蚀的 同时，具有较好的散热效率，提升靶组件的X射线剂量率，且结构简单。
[0009] 为解决上述问题，本发明提供一种X射线靶组件，包括靶材，所述靶材具有接收高 能电子束轰击的第一表面，所述第一表面具有受轰击部位；还包括导热层，所述导热层至少 覆盖所述受轰击部位并与所述受轰击部位贴合。
[0010] 可选的，所述靶组件为固定靶或旋转靶。
[0011] 可选的，所述导热层覆盖所述第一表面。
[0012] 可选的，所述导热层的导热系数大于15W/m · K，所述导热层的密度小于19g/cm3。
[0013] 可选的，还包括散热部，所述靶材具有与所述第一表面相背的第二表面，所述第二 表面与所述散热部贴合。
[0014] 可选的，所述散热部具有凹槽，所述靶材和所述导热层位于所述凹槽内，所述导热 层与所述凹槽的侧壁贴合。
[0015] 可选的，所述散热部中具有至少一条冷却液通道。
[0016] 可选的，所述散热部的材质为导热金属。
[0017] 可选的，所述导热层的材质为石墨或石墨的改性材料，或者为抗氧化的金属或合 金。
[0018] 可选的，所述导热层包括基础层和抗氧化层，所述基础层为铍、铁，或铍、铁的改性 材料中的至少一种；所述基础层至少与所述受轰击部位贴合，所述抗氧化层位于所述基础 层与所述受轰击部位相背的一侧、覆盖所述基础层并与所述基础层贴合。
[0019] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0020] 在靶材的受轰击部位设置导热层，导热层使得靶材的受轰击部位与空气隔绝，并 使得受轰击部位的热量能够快速散发出去，因此可以在防止靶材受轰击部位的氧化和表面 腐蚀的同时，提升高能电子束的入射功率，提高X射线剂量率。
【附图说明】
[0021] 图1是现有技术中一种X射线靶组件的剖面结构示意图；
[0022] 图2是现有技术中另一种X射线靶组件的剖面结构示意图；
[0023] 图3是本发明实施例一中X射线靶组件的剖面结构示意图；
[0024] 图4是本发明实施例一中固定靶材的结构示意图；
[0025] 图5是本发明实施例一中旋转靶材的结构示意图；
[0026] 图6是本发明实施例一中靶组件与现有技术中靶组件的束斑比较图；
[0027] 图7是本发明实施例一中靶组件与现有技术中靶组件的能谱图；
[0028] 图8是本发明实施例二X射线靶组件中导热层的侧视图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0030] 实施例一
[0031] 本实施例提供一种X射线靶组件100,参照图3,包括靶材101、导热层102和散热 部 103。
[0032] 结合图4-5所不，祀材101具有接收高能电子束轰击的第一表面101a、以及与第一 表面10Ia相背的第二表面10Ib,第一表面10Ia具有受轰击部位A，导热层102覆盖第一表 面IOla并与第一表面IOla贴合。
[0033] 导热层102是本实施例结构中的关键部件，理论上来说，导热层102材质的选取条 件为：导热系数越大越好、密度越小越好、厚度越小越好。本实施例中，导热层102的材质选 用石墨或石墨的改性材料。
[0034] 散热部103的材质为导热金属，其一个表面上具有凹槽103a ;散热部103中具有 至少一条冷却液通道104,冷却液通道104中盛有冷却液，例如水等。靶材101和导热层102 位于凹槽l〇3a内，靶材101的第二表面IOlb与凹槽103a的底部贴合，导热层102与凹槽 103a的侧壁贴合。导热层102在吸收了第一表面IOla上的热量后，通过导热层102与凹槽 103a侧壁贴合的部位，可以迅速地将热量传递至散热部103,然后由散热部103将热量传递 至冷却液，最终通过冷却液的循环散发出去。
[0035] 石墨或石墨改性材质的导热能力非常好，而且其导热率具有明显的各项异性，其 沿晶体层面方向的导热率是垂直于晶体层面方向的导热率的数倍或数十倍，因此，设置导 热层102的晶体层面方向与靶材的第一表面IOla平行，利用石墨的上述性质，可以将积聚 在受轰击部位A的热量沿平行于第一表面IOla的方向快速传导至散热部103。
[0036] 这里将石墨的导热性能与空气的导热性能作简单比较。对于任何导热物质，其导 热率（单位时间内传导的热量）定义为：
[0037]
【主权项】
1. 一种X射线靶组件，包括靶材，所述靶材具有接收高能电子束轰击的第一表面，所述 第一表面具有受轰击部位； 其特征在于，还包括导热层，所述导热层至少覆盖所述受轰击部位并与所述受轰击部 位贴合。
2. 如权利要求1所述的X射线靶组件，其特征在于，所述靶组件为固定靶或旋转靶。
3. 如权利要求1所述的X射线靶组件，其特征在于，所述导热层覆盖所述第一表面。
4. 如权利要求1-3任一项所述的X射线靶组件，其特征在于，所述导热层的导热系数大 于15W/m?K,所述导热层的密度小于19g/cm3。
5. 如权利要求1-3任一项所述的X射线靶组件，其特征在于，还包括散热部，所述靶材 具有与所述第一表面相背的第二表面，所述第二表面与所述散热部贴合。
6. 如权利要求5所述的X射线靶组件，其特征在于，所述散热部具有凹槽，所述靶材和 所述导热层位于所述凹槽内，所述导热层与所述凹槽的侧壁贴合。
7. 如权利要求5所述的X射线靶组件，其特征在于，所述散热部中具有至少一条冷却液 通道。
8. 如权利要求5所述的X射线靶组件，其特征在于，所述散热部的材质为导热金属。
9. 如权利要求1所述的X射线靶组件，其特征在于，所述导热层的材质为石墨或石墨的 改性材料。
10. 如权利要求1所述的X射线靶组件，其特征在于，所述导热层包括基础层和抗氧化 层，所述基础层为铍、铁，或铍、铁的改性材料中的至少一种； 所述基础层至少与所述受轰击部位贴合，所述抗氧化层位于所述基础层与所述受轰击 部位相背的一侧、覆盖所述基础层并与所述基础层贴合。
【专利摘要】一种X射线靶组件，包括靶材，所述靶材具有接收高能电子束轰击的第一表面，所述第一表面具有受轰击部位；还包括导热层，所述导热层至少覆盖所述受轰击部位并与所述受轰击部位贴合。导热层使得靶材的受轰击部位与空气隔绝，并使得受轰击部位的热量能够快速散发出去，因此可以在防止靶材受轰击部位的氧化和表面腐蚀的同时，提升高能电子束的入射功率，提高X射线剂量率。
【IPC分类】H01J35-02, A61N5-10
【公开号】CN104795301
【申请号】CN201410383988
【发明人】刘艳芳, 李贵, 徐峰
【申请人】上海联影医疗科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年8月6日