高体积效能的x射线系统的制作方法_2

文档序号:9422919阅读:来源:国知局
属部件像短路匝那样起作用以及降低电效率。
[0023]控制电路126可以按被认为适当的任何方式附连到金属壳体101的内部或外部上。例如,控制电路126可以被包含在容器中,例如不导电壳体,并且被附接到金属壳体101上。在一些实施例中,用于控制电路126的容器可以包括适当的屏蔽,如对于电磁干扰(EMI)和/或辐射的屏蔽。将控制电路126附接到金属壳体101上可以按被认为适当的任何方式进行。例如,控制电路126 (以及任何合适的安装装置(例如容器或类似物)可以被胶合、夹持、卷曲、螺丝旋入、结合、嵌入或以其他方式与金属壳体101相关联。控制电路126可以至少部分地布置在金属壳体101的外部上。也就是说,控制电路126的至少一部分还可以布置在金属壳体101内。因此,金属壳体101可以包括穿过其中的至少一个穿透部以提供控制电路126的电连接和物理附接中的至少一项。
[0024]总体上,控制电路126、高电压区段104、X射线管106和灯丝变压器108用适当的电连接物进行电连接。这些电连接物可以包括电线、通孔、夹子、支架以及其他类型的连接物和连接部件。X射线源100内的空隙空间必须被绝缘材料取代,例如,灌封材料、六氟化硫气体、或介电流体。总体上,如果使用灌封,所选择的灌封材料提供沿着轴线A的足够的电绝缘、连同对X射线源100内的不同部件的物理安排的结构完整性的增强。
[0025]通常,该高电压区段包括高电压倍增器104。在这个实例中,高电压倍增器104是“科克罗夫特?瓦尔顿(Cockcroft Walton)”类型的高电压倍增器。通常,“科克罗夫特?瓦尔顿”电压倍增器将AC或脉冲DC电功率从低电压水平转化到较高DC电压水平。这包括电容器和二极管的梯形网络以产生高电压。不同于变压器,这种设计的电压倍增器消除了对于伴随绝缘的庞大体积的需要。仅使用电容器和二极管,该高电压倍增器可以被配置为将相对低的电压逐步上升到极高的值,而同时与利用变压器的设计相比轻且便宜得多。有利地,跨过该级联的每个阶段的电压是等于半波整流器中的峰值输入电压的仅两倍。此外,这具有以下优点:使得能够使用相对低成本的部件并且易于绝缘。
[0026]作为惯例,可以认为X射线源100的基座是“近”侧,而X射线源100的开口端可以被称为“远侧”。
[0027]现在参见图3-5,示出了高电压倍增器104的多个方面。在图3中,描绘了高电压倍增器104的截面图。在这个实例中,高电压倍增器104包括多个电容器114。还在图4-5中示出,高电压倍增器104包括多个二极管116。该多个电容器114和该多个二极管116布置在电路板112上。共同地,该多个电容器114与该多个二极管116 —起被配置为用于提供高电压倍增器104。也就是说,该多个电容器114与该多个二极管116电耦合以提供高电压倍增器104,在这个实例中,其是科克罗夫特.瓦尔顿类型的电压倍增器。
[0028]为了有效利用管状绝缘结构102内的有限体积,这些电部件(即,电容器114和二极管116)布置在“折叠的”电路板112上。也就是说,该电路板实际上可以包括多个电路板(例如,112A-112C),这些电路板相对于彼此定向成使得一个电路板可以被视为“折叠”在一起。在这个实例中,中间电路板112B与相对的电路板112A和112C正交定向。因此,相对的电路板112A和112C表现出“折叠的”外观。可以实践电路板112的许多其他几何结构。然而,认为术语“折叠的”总体上适用于任何如下的几何结构:其中高电压倍增器的104布置在多个电路板或柔性电路、或其组合上,并且这种电路板或电路被安排、折叠、分层、堆叠或以其他方式配置为用于提供对应的壳体(在这个实施例中,管状绝缘结构102)内的体积的高效利用。在一些实施例中,高电压倍增器104能够以不同的形式被提供。也就是说,并非必需高电压倍增器104是折叠的。例如,在一些实施例中,高电压倍增器104可以被提供在常规的印刷电路板上。
[0029]在一些实施例中,电路板112被提供为柔性电路板。在这些实施例中,可能的是关于术语“折叠”的常规解释来“折叠”电路板112。在一些其他实施例中,例如图3-5中描绘的那个,高电压倍增器104包括布置在多个刚性印刷电路板112A-112C上的部件。
[0030]现在转向图3,示出了高电压区段104(即,高电压倍增器)的横截面。在这个实例中,高电压倍增器104包括多个阶段110。第一阶段110-1包括一对电容器114A-U114B-1和对应的一对高电压二极管116A-U116B-1。如在科克罗夫特.瓦尔顿类型的电压倍增器的领域中已知的,这些对应的阶段110中的每一个模仿第一阶段的组件和构造,并且通常提供输入电压的步进。
[0031]在高电压倍增器104内包括至少一个反馈电阻器120。在这个实例中,反馈电阻器120是精密高电压电阻器。选择该反馈电阻器的尺寸以匹配高电压倍增器104的长度来降低高电压倍增器104与电阻器120之间的电压梯度,从而降低泄漏电流并且增强高电压测量的准确度。
[0032]总体上,金属壳体101由金属制成以提供结构强度连同对电磁干扰(EMI)的屏蔽以及提供辐射屏蔽。如被认为适当的,可以使用其他金属和/或结构材料。金属壳体101可以被适配为装配在另一个组件如利用X射线源100的仪器内。
[0033]现在参见图6,示出了利用X射线源100的仪器的示例性实施例的一部分的剖视图。在这个实例中,该仪器是便携式X射线荧光装置202 (在此通常被称为“XRF仪器”)。在该实施例中,装置202包括布置在其壳体内的X射线源100。至少一个检测器314也布置在该壳体内。在运行中,X射线源100产生X射线束304。X射线束304被引导穿过窗口 310并且照射样品(未示出)。当用X射线照射时,该样品将发荧光。来自该样品的荧光将产生样品光束312。样品光束312的一部分将通过检测器314来检测。耦合到检测电路(未示出)的检测器314将提供该样品的分析。
[0034]窗口 310可用X射线透明材料的薄片(例如聚酰亚胺膜)盖住,以防止灰尘或其他污染物从窗口 310进入鼻部(snout) 202。合适的聚酰亚胺膜是从特拉华州威明顿市的杜邦公司(E.1.duPont deNemours and Company of Wilmington Delaware)以商品名 KAPTON可获得的。
[0035]总体上,X射线源100可以用于需要或利用相对低功率的X射线管的任何装置。例如,X射线源100可以与较小的X射线衍射或X射线成像系统一起使用。
[0036]有利地,通过利用较小型X射线源100,装置202还可以更小的形式被提供。此外,在一些实施例中,通过使用较小型的X射线源100,制造商可以免除使用放射源。通过提供不包括放射源的装置,制造商能够更自由地且廉价提供和分销其相应的装置。
[0037]已经这样描述了 X射线源100的一些实施例中,现在讨论一些额外的方面。
[0038]通常,电路板112可以采用多种不同的技术。也就是说,可以使用所有柔性印刷电路板(PCB)中的至少一种,可以使用所有刚性印刷电路板(如具有传统布局的那些),可以使用分段的印刷电路板(如配备有柔性铰链、带状电缆、或类似物的那种),可以使用刚化的电路板(如具有柔性区段的那种),同样可以使用包括具有销连接器和或电线的刚性区段的电路板。可以结合电路板112的各种其他物理或机械修改。例如,可以使用开槽(如在这些电容器114中至少一个的下面)。开槽可以提供,除其他之外,更大的挠曲和更好的清洁通路。
[0039]在一些实施例中,可以使用柔性印刷电路板如KAPTON FLEX PCB (从特拉华州威明顿市的杜邦公司可获得的)。总体上,此类实施例中包括表现出优异的介电强度、热稳定性、耐化学性、柔性、以及尺寸稳定性的聚酰亚胺膜。
[0040]X射线源100内的空隙空间的填充可以用多种不同的材料来完成。总体上,术语“灌封(potting) ”参考X射线源100内的空隙空间的填充来使用。在一些实施例中,使用高电压封装剂。在一些实施例中,使用聚丁二烯配制品连同流体电介质。可以使用丁二烯橡胶(合成橡胶)。丁二烯橡胶总体上由聚丁二烯,即一种通过多个丁二烯分子的化学连接以形成巨分子而构建的弹性体(弹性聚合物),或聚合物组成。该聚合物因其高耐磨损性、低热积累和抗裂性而受到注意。其他化合物可以包括基于硅酮的弹性体配制品。一些合适的且示例性的配制品是从密歇根州米德兰的道康宁公司(Dow Corning of Midland Michigan)、易速凯(Insulcast)和美斯邦(Masterbond)可获得的。在一些实施例中,可以使用硬性环氧树脂。在另一个实施
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