高功率x射线管外壳的制作方法
【专利摘要】一种X射线外壳，可以包括：具有管状本体的带鳍状物的外壳构件，其在带鳍状物的外部表面上具有外部鳍状物阵列并且在带鳍状物的内部表面上具有内部鳍状物阵列，带鳍状物的内部表面可以限定带鳍状物的外壳管腔，内部鳍状物阵列和外部鳍状物阵列可以共同形成热交换器；以及具有管状本体的带孔外壳构件，其具有从外部表面延伸穿过至内部表面的X射线窗口孔，内部表面可以限定带孔外壳管腔，带鳍状物的外壳构件可以具有环形端，所述环形端与带孔外壳构件的环形端整体耦合以形成具有X射线外壳管腔的管状X射线外壳。
【专利说明】
高功率X射线管外壳
【背景技术】
[0001]X射线设备是用于诸如工业和医疗之类的广泛多种应用的极有价值的工具。例如，这样的设备通常用于诸如医疗诊断检查、治疗性放射学、半导体制造和材料分析之类的领域。
[0002]无论它们用于何种应用，大部分X射线设备都是以类似的方式操作。当电子被发射、加速、然后撞击到特定组合物的材料上时，在这样的设备中产生X射线。这个过程通常发生在位于X射线设备中的X射线管内。
[0003]本文中所要求保护的主题并不限于解决任何缺点或仅在诸如上文所描述的那些的环境中操作的实施例。相反，提供该【背景技术】仅用来图示其中可以实践本文中所描述的一些实施例的一个示例性技术领域。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，X射线外壳可以包括带鳍状物的外壳构件，所述带鳍状物的外壳构件耦合到带孔外壳构件以形成X射线外壳。带鳍状物的外壳构件可以具有管状本体，其在带鳍状物的外部表面上具有外部鳍状物阵列并且在带鳍状物的内部表面上具有内部鳍状物阵列。带鳍状物的内部表面可以限定带鳍状物的外壳管腔。内部鳍状物阵列和外部鳍状物阵列可以共同形成热交换器。带孔外壳构件可以具有管状本体，其具有从外部表面延伸穿过至内部表面的X射线窗口孔。内部表面可以限定带孔外壳管腔。带鳍状物的外壳构件可以具有环形端，所述环形端与带孔外壳构件的环形端整体耦合以形成管状X射线外壳，所述管状X射线外壳具有由带鳍状物的外壳管腔和带孔外壳管腔形成的X射线外壳管腔。
[0005]在一个实施例中，外部鳍状物阵列覆盖在具有由多个外部鳍状物凹槽分开的多个外部鳍状物的第一端和第二端处的不带鳍状物的环形区域之间的带鳍状物的外部表面。
[0006]在一个实施例中，内部鳍状物阵列覆盖在具有由多个内部带鳍状物的凹槽分开的多个内部鳍状物的第一端和第二端处的不带鳍状物的定子凹槽和不带鳍状物的环形区域之间的带鳍状物的内部表面。在一个方面中，定子凹槽可以从带鳍状物的外壳的第二端处的不带鳍状物的环形区域延伸至安装到带鳍状物的外壳的第一端和第二端之间的带鳍状物的内部表面的定子托架。定子凹槽可以具有深度与内部鳍状物阵列的内部鳍状物凹槽相同、或比内部鳍状物阵列的内部鳍状物凹槽更深的进入带鳍状物的外壳中的沟槽。在一个方面中，定子凹槽可以部分地定位在内部鳍状物阵列中、并且部分地定位在第二端处的不带鳍状物的环形区域中。
[0007]在一个实施例中，带鳍状物的外壳可以包括第一端环形面和内部鳍状物阵列之间的带鳍状物的内部表面上的第一端处的端帽凹槽。端帽凹槽可以缺少内部鳍状物和鳍状物凹槽，而具有位于端帽凹槽中的端帽。
[0008]在一个实施例中，带孔外壳缺少鳍状物阵列。
[0009]在一个实施例中，带鳍状物的外壳的第二端环形面与带孔外壳的第三端环形面整体耦合。带鳍状物的外壳的第二端环形面的尺寸比带孔外壳的第三端环形面更大。在一个方面中，带孔外壳可以具有与第三端相对的第四端，该第四端具有端帽凹槽。
[0010]在一个实施例中，第一多个外部鳍状物凹槽的深度可以比第二多个外部鳍状物凹槽更浅。第一多个外部鳍状物凹槽可以与定子凹槽纵向地对齐。在一个方面中，浅外部鳍状物凹槽是外部鳍状物凹槽的约5 %到约35 %。
[0011]在一个实施例中，X射线外壳可以包括覆盖带鳍状物的外壳的护罩。在一个方面中，护罩包括一个或多个风扇孔，并且每个鳍状物孔可以包括风扇。在一个方面中，护罩可以具有径向凸出区域，其具有一个或多个风扇孔。在一个方面中，径向凸出区域在护罩的内部表面上形成空气导管凹槽。
[0012]在一个实施例中，X射线设备可以包括如本文中所描述的X射线外壳以及具有位于X射线外壳管腔中的阳极和阴极的X射线管。在一个方面中，X射线管可以具有与带孔外壳的X射线窗口孔对齐的X射线窗口。在一个方面中，X射线设备可以包括流体冷却剂，其处在X射线管和内部鳍状物阵列之间的X射线外壳管腔中，以便与X射线外壳管腔接触。
[0013]在一个实施例中，冷却X射线设备的方法可以包括:操作X射线设备，该X射线设备具有X射线外壳和位于X射线外壳的管腔中的X射线管，并且操作护罩中的风扇的一个或多个风扇以将空气吹过外部鳍状物阵列，使得来自X射线外壳中的流体冷却剂的热量通过内部鳍状物阵列传递穿过带鳍状物的外壳到外部鳍状物阵列，并且通过空气吹离X射线设备以耗散至少250瓦的热量。在一个方面中，冷却可以耗散至少300瓦的热量。
【附图说明】
[0014]本公开内容的前述和以下信息以及其它特征将从结合附图的以下描述和所附的权利要求变得更充分地显而易见。应当理解，这些附图根据本公开内容仅描绘几个实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，本公开内容通过使用附图用附加特征和细节来进行描述。
[0015]图1图示了X射线设备的横截面侧视图。
[0016]图2A图示了X射线设备的透视图。
[0017]图2B图示了X射线设备的X射线外壳的透视图。
[0018]图3图示了接合以形成X射线外壳的带鳍状物的外壳和带孔外壳。
[0019]图4A至图4D以纵向横截面切片图示了X射线设备
[0020]图5A图示了X射线设备的第一端的端视图。
[0021]图5B图示了X射线设备的横向剖视图。
[0022]图6A包括图示了具有65个鳍状物的X射线设备的100瓦的温度数据的图。
[0023]图6B包括图示了具有65个鳍状物的X射线设备的300瓦的温度数据的图。
[0024]图6C包括图示了X射线设备在100瓦、300瓦和冷却时的温度数据的图。
[0025]图6D包括图示了具有65个鳍状物的X射线设备的300瓦的温度数据的图。
[0026]图6E包括图示了具有65个鳍状物的X射线设备的400瓦的温度数据的图。
[0027]图6F包括图示了具有内部油栗的带有65个鳍状物的X射线设备的300瓦的温度数据的图。
【具体实施方式】
[0028]在以下【具体实施方式】中，参照形成其一部分的附图。在附图中，相似符号通常标识相似部件，除非上下文另外指示。在【具体实施方式】、附图和权利要求书中描述的说明性实施例并不意味着是限制性的。在不脱离本文中所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以做出其它改变。应当容易理解，可以以多种不同配置来排列、替换、组合、分离和设计如本文中一般所描述的并且附图中所图示的本公开的各方面，所有这些在本文中都明确地进行了设想。
[0029]简言之，本文中所呈现的实施例涉及一种X射线设备的X射线外壳，其中，X射线外壳在其中保留X射线管。X射线管被定位在X射线外壳的内部腔室内，该X射线外壳的内部腔室被配置成保持X射线管周围的流体冷却剂的体积。X射线外壳被配置成具有外部鳍状物和内部鳍状物以便于提高流体冷却剂和X射线管的热传递。X射线管包括包含阴极和阳极的真空壳体。阳极被定位成接收由X射线管内的阴极产生的电子，使得在阳极生成X射线并且通过X射线管窗口引导出真空壳体并且引导出X射线管。X射线外壳包括相对于并且与X射线管窗口对齐定位而且透射X射线的X射线外壳窗口。X射线设备还包括被配置成检测到由阳极产生的X射线的检测器阵列。
[0030]包含在X射线外壳的内部腔室中的流体冷却剂可以涵盖可以用于冷却和/或电隔离X射线设备或类似设备的多种物质的任何一种物质。流体冷却剂的示例包括但不限于:去离子水、绝缘液体和介电油。通常，流体冷却剂在X射线外壳内部腔室内使用、并且在X射线管周围循环以便从X射线管抽走热量。循环可以由于温度驱动的流体流动而变得被动或由于流体栗而变得主动。可以包含加热后的流体冷却剂和/或通过外壳中的鳍状物凹槽传送加热后的流体冷却剂，该外壳中的鳍状物凹槽与包括和内部鳍状物关联的外部鳍状物的热交换器区的内部鳍状物热关联，以便冷却外壳和流体冷却剂的热交换器区。
[0031]图1是示例X射线设备100的简化的横截面描绘，其中，可以更改并且修改特征和部件的形状、布置和取向以适应特定操作环境。X射线管外壳102可以包括带鳍状物的外壳203并且包括带孔外壳205，该带鳍状物的外壳203具有外部鳍状物阵列220和内部鳍状物阵列230，该带孔外壳205耦合到带鳍状物的外壳203 J射线设备100包括X射线管外壳102，其内定位有具有真空壳体104的X射线管103。流体冷却剂106也被定位在X射线管外壳102内并且在具有真空壳体104的X射线管103周围循环以辅助冷却X射线管103并且在X射线管103和X射线管外壳102之间提供电隔离。在一个实施例中，流体冷却剂106包括介电油，其展示了可接受的热和电绝缘性能。
[0032]定位在真空壳体104内的是转动阳极108和阴极110。阳极108与阴极110间隔开并且相对于阴极110定位，并且至少部分地由导热材料组成。在一些实施例中，阳极108至少部分地由钨或钼合金组成。阳极108和阴极110在允许在阳极108和阴极110之间施加高电压电势的电路内连接。阴极110包括连接到适当的电源的灯丝112，并且在操作期间，电流通过灯丝112传送以使电子(未示出)还通过热电子发射从阴极110发射。在阳极108和阴极110之间施加高电压差使电子从灯丝112朝向定位在阳极108的靶表面118上的焦点轨迹116加速。焦点轨迹116通常由钨或具有高原子(“高Z”)数的类似材料组成。当电子加速时，它们获得大量动能，并且在将靶材料撞击在焦点轨迹116上时，该动能中的一些动能被转换成频率非常高的电磁波，它们是X射线。
[0033]焦点轨迹116和靶表面118被定向成使得所发射的X射线朝向X射线管窗口122引导。X射线管窗口 122由X射线透射材料组成，并且沿着真空壳体104的壁定位在与焦点轨迹116对齐的位置处、并且允许X射线传送出X射线管1034射线外壳窗口 124定位在X射线管外壳102中、并且与X射线管窗口 122间隔开并且相对于X射线管窗口 122定位。
[0034]X射线外壳窗口 124在流体密封布置中附接到X射线管外壳102，从而使得X射线能够通过X射线外壳窗口 124从X射线管窗口 122传送并且离开X射线管外壳102。从真空壳体104发出的并且通过X射线外壳窗口 124传送的X射线120可以与发散光束基本上一样，其通常用来创建X射线图像。
[0035]通常，本文中对X射线管外壳102的特征进行更详细描述，该X射线管外壳102具有外部鳍状物和内部鳍状物以便于改善流体冷却剂106和X射线管103的冷却。还有，如本文中更详细描述的，流体冷却剂106可以通过被动对流流体流动或通过主动集成冷却剂循环系统进行循环。
[0036]图2A至图2B示出了X射线设备200的实施例，该X射线设备200包括外壳202，该外壳202具有由带鳍状物的外壳203形成的第一端202a和由接合在一起的带孔外壳205形成的第二端202b。带鳍状物的外壳203包括外部鳍状物阵列220和内部鳍状物阵列230，该外部鳍状物阵列220和内部鳍状物阵列230彼此相邻定位并且在带鳍状物的外壳本体250的相对侧上以提高流体冷却剂和空气的热耦合。外部鳍状物阵列220从带鳍状物的外壳203的大约第一端203a延伸至带鳍状物的外壳203的大约第二端203b。这里，内部鳍状物阵列230位于带鳍状物的外壳203的管腔的内部表面上以限定带鳍状物的外壳管腔240(参见图4A)，其中，在随后的附图中更清楚地并且更详细地示出了内部鳍状物阵列230。带鳍状物的外壳203的本体250限定了外部鳍状物阵列220和具有内部鳍状物阵列230的带鳍状物的外壳管腔240。
[0037]带孔外壳205可以包括或不包括内部或外部鳍状物阵列，并且被示出为无任何鳍状物阵列。然而，带鳍状物的外壳203的这种内部鳍状物阵列或外部鳍状物阵列还可以应用于带孔外壳205。带孔外壳包括限定用于通过其发射X射线的外壳窗口孔242的本体251。
[0038]外壳202可以包括两件式(two-piece)结构，其提供其中所定义的结构。外壳202的两件式结构允许带鳍状物的外壳203和带孔外壳205单独制作，然后接合在一起，其降低了加工要求并且降低了制造成本。可以通过焊接、钎焊、附着等进行接合，并且可以螺纹连接两个结构，使得可以通过螺钉连接在一起进行接合。
[0039]带鳍状物的外壳203的本体250可以耦合到护罩260，该护罩260与外部鳍状物阵列220相邻并且径向覆盖外部鳍状物阵列220。护罩260可以与外部鳍状物阵列220接触或其间可以存在间隙。护罩可以具有第一端260a和第二端260b。护罩260可以包括具有风扇262的一个或多个风扇孔261，其中，示出了具有风扇262的两个风扇孔261。风扇262被安装在护罩260的凸出区域264中。护罩260具有开口端265和封闭端267 ；然而，在一些实施例中，封闭端267可以被打开以允许空气从中通过。开口端265适于使得风扇262把空气吹进凸出区域264中，并且经过外部鳍状物阵列220进而吹出开口端265，以增强带鳍状物的外壳203以及整体外壳202的散热和冷却。这样，护罩260被定位在外部鳍状物阵列220上方，使得凸出区域264定位风扇262以通过外部鳍状物阵列220循环空气，其可以通过吹进外部鳍状物阵列220或从中抽吸空气进行。
[0040]任选地，副外部鳍状物阵列(未示出)可以被包括在带孔外壳205的表面上，并且具有风扇的护罩可以与或不与这种副外部鳍状物阵列相关联。
[0041]带孔外壳205可以耦合到阴极帽252(参见图1)，该阴极帽252覆盖容纳阴极110的带孔外壳205的内部区域。带鳍状物的外壳203可以耦合到阳极帽254，该阳极帽254覆盖带鳍状物的外壳203的内部区域(例如，带鳍状物的外壳管腔240)，该带鳍状物的外壳203容纳流体冷却剂贮存器131(图1)、定子133(图1)和便于操作阳极108的其它部件。然而，阳极108可以位于带孔外壳205中，从而与外壳窗口孔242对齐。阴极帽252和阳极帽254可以通过任何合适手段耦合到外壳202，其可以是可移动的或固定耦合的(例如，焊接、钎焊、附着、螺钉耦合、机械紧固等)。阳极帽254被示出为具有腔体盖254a、第一电子端口 254b和第二电子端口254c。阴极帽252被示出为具有阴极电子端口252a(图1)。
[0042]还有，带孔外壳205被示出为具有与其耦合并且在外壳窗口孔242周围的窗口外壳256 ο窗口外壳256被配置成将窗口親合到外壳窗口孔242。
[0043]图2B示出了外壳202，其中缺少护罩260和阳极帽254从而使得可以观察到外部鳍状物阵列220和内部鳍状物阵列230。如图所示，外部鳍状物阵列220从带鳍状物的外壳203的第一端203a(例如，阳极端)延伸至第二端203b(例如，耦合到带孔外壳205的端)。在所图示的实施例中，外部鳍状物阵列220包括第一端203a的环形面221处的鳍状物224。即，鳍状物224至少部分地限定第一端203a的环形面221的外部区域，而本体250限定中间区域，并且内部鳍状物阵列230限定内部区域。带鳍状物的外壳203包括外部鳍状物阵列220，该外部鳍状物阵列220朝向第二端203b延伸至没有任何鳍状物的环形圈225。环形圈225由本体250形成、并且与外部鳍状物阵列220的鳍状物224集成在一起。这样，带鳍状物的外壳203可以是单一构件。第二 203b处的环形圈225耦合到带孔外壳205。带孔外壳205包括第一端205a(例如，耦合到带鳍状物的外壳203的端)和相对的第二端205b(例如，阴极端)。带孔外壳205的第一端205a与带鳍状物的外壳203的第二端205b整体耦合。带孔外壳205的第二端203b包括阴极帽252。
[0044]然而，在一些实施例中，外部鳍状物阵列220的鳍状物224可以一路延伸至第二端203b和/或带孔外壳205。
[0045]图3图示了与带孔外壳205分开的带鳍状物的外壳203。如图所示，带鳍状物的外壳203具有第一端203a和第二端203b，其中，第二端具有环形面280和不带鳍状物的环形圈225。带孔外壳205包括第一端205a和第二端205b，其中，第一端205a包括环形面282。两个环形面280，282被配合并且接合以便形成具有带鳍状物的外壳203和带孔外壳205两者的图2B的外壳202。带鳍状物的外壳203和带孔外壳205可以被配合并且粘合或以其它方式通过任何手段(诸如焊接、钎焊、附着、螺钉连接在一起或任何其它附接手段)贴附在一起。
[0046]图4A至图4D包括两个纵向横截面切片，其中，图4A(具有内部部件)和图4B(缺少内部部件)是X-Y切片，并且图4C(具有内部部件)和图4D(缺少内部部件)是对应的X-Z切片。夕卜壳202被图示为第一端202a(例如，阳极端)和第二端202b(例如，阴极端)，该第一端202a具有由阳极帽254覆盖的第一端开口 204(例如，阳极端开口 )，该第二端202b具有带有阴极帽252的第二端开口 206(例如，阴极端开口)。
[0047]附图示出了阳极帽254，该阳极帽254具有腔体270的腔体开口270a。腔体270与带鳍状物的外壳管腔240分开，该外壳管腔240由与外部鳍状物阵列220相对的内部鳍状物阵列230限定。热交换器本体区域255包括向外指向的外部鳍状物阵列220、以及向内指向的内部鳍状物阵列230。还示出的是定子托架272和定子凹槽274，其中，定子托架272可以被安装到定子凹槽274的阳极端处的内部鳍状物阵列230。定子托架272和定子凹槽274与护罩260的凸出区域264以及风扇262对齐，其有助于冷却定子276。附图还示出了具有凸出凹槽263的凸出区域264，该凸出凹槽263便于空气从风扇262流向外部鳍状物阵列220的流动和将空气从风扇262引导到外部鳍状物阵列220。还有，外部鳍状物阵列220的鳍状物224触摸护罩260的内部表面;然而，这是任选的，并且其间可以有间隙。定子276处在定子凹槽274中。附图示出了不带鳍状物的光滑内部表面278，其在定子凹槽247的一部分周围、并且其从内部鳍状物阵列230延伸至带鳍状物的外壳203的第二端203b。内部鳍状物阵列230终止于光滑内部表面278。附图示出了带鳍状物的外壳203的第二端203b，其具有缺少外部鳍状物阵列220和内部鳍状物阵列230的环形圈225。环形圈225的外部表面的外部尺寸与护罩260的内部表面的内部尺寸相匹配并且摩擦配合。附图还示出了带孔外壳205的第一端205a，其带鳍状物的外壳203的第二端203b整体耦合，其中，带鳍状物的外壳203的第二端203b的环形面280与带孔外壳205的第一端205a的环形面282整体耦合(参见图3)。环形面282比环形面280更厚，使得从带鳍状物的外壳管腔240到带孔外壳管腔284有个台阶。附图示出了带孔外壳管腔284，该带孔外壳管腔284由光滑内部表面283限定，该光滑内部表面283包括包含阳极288的真空壳体286。附图还示出了阳极帽254被定位在第一端202a处的阳极端帽凹槽253a内，并且阴极帽252被定位在第二端202b处的阴极端帽凹槽253b内。
[0048]图5A示出了具有第一端开口204的第一端202a，而从护罩260示出了带鳍状物的外壳203。外部鳍状物阵列220提供了具有护罩260的空气导管。还示出的是外部鳍状物阵列220包括浅外部鳍状物阵列220a和深外部鳍状物阵列220b。浅外部鳍状物阵列220a与定子凹槽274纵向对齐，并且其周向尺寸可以相同。热交换器本体区域255在浅外部鳍状物阵列220a处较厚。这样，浅外部鳍状物阵列220a包括短鳍状物224a和浅鳍状物凹槽223a，并且深外部鳍状物阵列220b包括长鳍状物224b和深鳍状物凹槽223b。图5B示出了定子凹槽274处的横截面轮廓，其中，热交换器本体区域255较薄。图5B还示出了内部鳍状物阵列230的内部鳍状物232和内部鳍状物凹槽234。这里，示出了定子凹槽274缺少内部鳍状物232。还有，定子凹槽274比内部鳍状物凹槽234更深。附加地，示出了外部鳍状物224 (例如，224a，224b)比内部鳍状物232更长，而外部鳍状物凹槽(223a，223b)比内部鳍状物凹槽234更深。还示出了外部鳍状物224与内部鳍状物凹槽234对齐，并且外部鳍状物凹槽223与内部鳍状物232对齐;然而，这可以被修改或切换，使得鳍状物与鳍状物对齐，或者它们可以彼此偏移。这里，外部鳍状物224和内部鳍状物232的数目相同，但是数目可以变化，并且可以彼此不同。
[0049]在一个实施例中，X射线外壳可以包括具有管状本体的带鳍状物的外壳构件，其在带鳍状物的外部表面上具有外部鳍状物阵列，并且在带鳍状物的内部表面上具有内部鳍状物阵列。带鳍状物的内部表面可以限定带鳍状物的外壳管腔。内部鳍状物阵列和外部鳍状物阵列可以共同形成热交换器。X射线外壳可以包括具有管状本体的带孔外壳构件，其具有从外部表面延伸穿过至内部表面的X射线窗口孔。内部表面可以限定带孔外壳管腔。带鳍状物的外壳构件可以具有环形端，该环形端与带孔外壳构件的环形端整体耦合以形成具有X射线外壳管腔的管状X射线外壳。在一个方面中，外部鳍状物阵列从带鳍状物的外壳的第一端延伸至带鳍状物的外壳的第二端。在一个方面中，外部鳍状物阵列在带鳍状物的外壳的圆周周围延伸。在一个方面中，外部鳍状物阵列覆盖具有由多个外部鳍状物凹槽分开的多个外部鳍状物的第一端和第二端之间的带鳍状物的外部表面。在一个方面中，外部鳍状物和鳍状物凹槽从第一端延伸至带鳍状物的外壳的第二端处的环形圈。在一个方面中，内部鳍状物阵列从带鳍状物的外壳的第一端延伸至带鳍状物的外壳的第二端。在一个方面中，内部鳍状物阵列在带鳍状物的外壳的圆周周围延伸。在一个方面中，内部鳍状物阵列覆盖具有由多个内部鳍状物凹槽分开的多个内部鳍状物的第一端和第二端之间的带鳍状物的内部表面。在一个方面中，内部鳍状物和鳍状物凹槽从第一端延伸至带鳍状物的外壳的第二端的光滑环形表面。环形圈可以是缺少外部或内部鳍状物的第二端处的带鳍状物的外壳的横截面，或者它可以缺少内部鳍状物。
[0050]在一个实施例中，定子凹槽位于带鳍状物的内部表面上，其中，定子凹槽可以缺少内部鳍状物和鳍状物凹槽。然而，在一些实施例中，定子凹槽可以包括鳍状物和鳍状物凹槽。在一个方面中，定子凹槽可以从带鳍状物的外壳的第二端或环形圈延伸至带鳍状物的外壳的第一端和第二端之间的位置。在一个方面中，定子凹槽可以从带鳍状物的外壳的第二端或环形圈延伸至安装到带鳍状物的外壳的第一端和第二端之间的带鳍状物的内部表面的定子托架。在一个方面中，定子凹槽具有“C"形横截面。在一个方面中，定子凹槽具有深度与内部鳍状物凹槽相同、或比内部鳍状物凹槽更深的进入带鳍状物的外壳的沟槽。在一个方面中，多个内部鳍状物和鳍状物凹槽从带鳍状物的外壳的第一端延伸至带鳍状物的内部表面上的定子凹槽。
[0051]在一个实施例中，带鳍状物的外壳可以包括第一端环形面和内部鳍状物阵列之间的带鳍状物的内部表面上的第一端处的端帽凹槽，该端帽凹槽缺少内部鳍状物和鳍状物凹槽，而具有位于端帽凹槽中的端帽。在一个方面中，内部鳍状物阵列可以从端帽凹槽延伸至第二端。第一端可以包括端帽凹槽。
[0052]在一个实施例中，外部鳍状物阵列的外部鳍状物与内部鳍状物阵列的内部鳍状物对齐。
[0053]在一个实施例中，外部鳍状物阵列的外部鳍状物与内部鳍状物阵列的内部鳍状物凹槽对齐。
[0054]在一个实施例中，带鳍状物的内部表面的第二端在内部鳍状物阵列和第二端环形面之间具有环形不带鳍状物的区域或环形光滑表面。在一个方面中，带鳍状物的内部表面可以在定子凹槽和第二端环形面之间具有环形不带鳍状物的区域或环形光滑表面。在一个方面中，定子凹槽可以部分地定位在内部鳍状物阵列中、并且部分地定位在环形不带鳍状物的区域、或与第二端环形面相邻的环形光滑表面中。
[0055]在一个实施例中，带鳍状物的外部表面可以在外部鳍状物阵列和第二端环形面之间具有环形带鳍状物的区域(例如，环形圈)。在一个方面中，带鳍状物的外壳可以包括第二端处的不带鳍状物的环形区域并且具有第二端环形面。在一个方面中，包括第二端环形面的带鳍状物的外壳与带孔外壳耦合。
[0056]在一个实施例中，带孔外壳缺少鳍状物阵列。在一个方面中，带孔外壳缺少内部鳍状物阵列。在一个方面中，带孔外壳缺少外部鳍状物阵列。
[0057]在一个实施例中，带孔外壳包括鳍状物阵列。在一个方面中，带孔外壳包括内部鳍状物阵列。在一个方面中，带孔外壳包括外部鳍状物阵列。
[0058]在一个实施例中，带鳍状物的外壳的第二端环形面与带孔外壳的第三环形面整体耦合。在一个方面中，带鳍状物的外壳的第二端环形面的尺寸比带孔外壳的第三环形面更大。在一个方面中，带孔外壳具有与第三端相对的第四端，第四端具有端帽凹槽。在一个实施例中，带孔外壳具有在端帽凹槽中的端帽。
[0059]在一个实施例中，第一多个外部鳍状物凹槽的深度可以比第二多个外部鳍状物凹槽更浅。在一个方面中，第一多个外部鳍状物凹槽可以与定子凹槽纵向地对齐。在一个方面中，第一多个外部鳍状物凹槽形成外部鳍状物阵列的浅外部鳍状物阵列，并且第二多个外部鳍状物凹槽形成深外部鳍状物阵列。在一个方面中，浅外部鳍状物阵列包括约5至20个浅外部鳍状物凹槽。在一个方面中，深外部鳍状物阵列包括40至80个深外部鳍状物凹槽。在一个方面中，浅外部鳍状物凹槽是鳍状物凹槽的约5 %至约35 %。在一个方面中，外部鳍状物阵列包括约65+/-20%、15%、10%、5%或I %个鳍状物。在一个方面中，内部鳍状物阵列包括约 65+/-20 %、15%、10%、5%或1% 个鳍状物。
[0060]在一个实施例中，存在覆盖带鳍状物的外壳的护罩。护罩可以包括一个或多个风扇孔。在一个方面中，每个鳍状物开口可以包括风扇。所述一个或多个风扇孔可以沿周向对齐，尽管它们不必对齐。在一个方面中，护罩可以具有径向凸出区域，其具有一个或多个风扇孔。在一个方面中，径向凸出区域可以在护罩的内部表面上形成空气导管凹槽。在一个方面中，空气导管凹槽由护罩的内部表面上的径向凸出区域和与其相邻的带鳍状物的外壳的外部鳍状物阵列的区域限定。
[0061]在一个实施例中，X射线设备可以包括如本文中所描述的X射线外壳和位于X射线外壳管腔中的X射线管插入件。在一个方面中，X射线管插入件可以包括位于开孔外壳管腔中的阳极和阴极。在一个方面中，阳极与X射线窗口孔对齐。在一个方面中，X射线窗口位于X射线窗口孔中。在一个方面中，X射线管插入件可以包括带鳍状物的孔管腔中的定子。在一个方面中，定子可以与护罩的径向凸出区域对齐。在一个方面中，X射线管插入件可以缺少冷却剂流体栗。在一个方面中，x射线管插入件可以包括冷却剂流体栗。在一个方面中，x射线外壳可以包括至少部分地由内部鳍状物阵列和X射线插入件限定的冷却剂流体贮存器。在一个方面中，冷却剂流体可以处在冷却剂流体贮存器中。在一个方面中，冷却剂流体贮存器没有气体，诸如空气。
[0062]在一个实施例中，冷却X射线设备的方法可以包括:操作护罩中的一个或多个风扇以将空气吹过带鳍状物的外壳，使得来自冷却剂流体的热量通过内部鳍状物阵列传递通过带鳍状物的外壳、并且通过空气吹离X射线设备以耗散至少250瓦的热量。该方法可以包括:耗散至少300瓦的热量。该方法可以包括:耗散至少400瓦的热量。
[0063]在一个实施例中，外部鳍状物和/或内部鳍状物的数目、尺寸和几何形状可以变化。
[0064]在一个实施例中，可以排除护罩并且风扇可以安装有安装托架或安装板。
[0065]在一个实施例中，带鳍状物的外壳可以包括安装在带鳍状物的外壳管腔中的集成油栗。例如，带鳍状物的外壳管腔中所图示的腔体270可以是集成油栗。
[0066]在一个实施例中，外部鳍状物阵列和内部鳍状物阵列可以用来管理乳腺摄影X射线管上的介质之间的热负荷。X射线外壳可以使用两件式外壳途径(例如，耦合到开孔外壳的带鳍状物的外壳)，其中，两件整体耦合在一起。两件可以被焊接、钎焊、附着、螺钉耦合在一起、或以其它方式机械接合。
[0067]在一个实施例中，可以对护罩和风扇的设计进行修改以适配到现有X射线机中，诸如乳房摄影X射线机。
[0068]对具有本文中所描述的带鳍状物的外壳的X射线设备的散热特点进行了测试。因此，在操作测试期间，热电偶(TC)被放置在包括阴极TC、阳极TC、阴极油TC、阳极油TC和中心TC在内的位置处。X射线设备被操作以产生X射线以确定操作参数，包括在操作期间的冷却可能。X射线外壳被操作以确定最后外壳(final housing)和带风扇的护罩是否可以连续地耗散热量(诸如300瓦KX射线设备在Selina尺寸的乳腺摄影X射线机中操作，并且被测试用于温度控制和冷却、系统配合和辐射泄漏。这里，X射线设备包括具有包含在具有位于大约定子位置处的两个相对设置的冷却风扇(例如，12VDC)的带风扇的护罩中的65个外部鳍状物和65个内部鳍状物的带鳍状物的外壳。
[0069]加热和冷却以100瓦、300瓦和400瓦功率表征，包括灯丝、定子和X射线管电功率。设备设置为:约为6度的管角度、约为25°C的环境温度、如所示和所述的热电偶的放置、以及风扇的操作。图6A示出了用于100瓦的加热和冷却曲线的数据，并且图6B示出了用于300瓦的数据。这示出了 X射线设备能够冷却300瓦以获得具有所示的温度的稳定状态运行条件，其在可接受的温度限制内。
[0070]X射线设备被放入Selinia尺寸的机器中并且:核查间隙以保证X射线设备自由适配到管头结构中；核查电缆长度以连接馈通和高压连接器；以及核查操作以捕获X射线图像。测试X射线设备的辐射泄漏，其中，没有发现辐射泄漏。辐射泄漏测试准则包括:40千伏、8mA和300秒，而验收准则小于50mR/hr。这里，没有铅屏蔽，并且辐射泄漏率只有22mR/hr，其是可接受的。预计标准化机器基于该原型可以获得2mR/hr的辐射泄漏。
[0071]图6C示出了B121加热和冷却曲线，其中，应当指出，300瓦操作和散热提供低于温度限制的温度。因此，X射线设备可以被认为是被额定为至少300瓦操作和散热。
[0072]图6D示出了用于300瓦的加热和冷却曲线的另一运行，其中，稳定状态阳极和阴极温度维持在低于80°C的温度限制。
[0073]图6E示出了用于400瓦的加热和冷却曲线的另一运行，其中，稳定状态阳极和阴极温度高于80°C的温度限制，但是，90°C在共同使用期间可以是可接受的。
[0074]图6F示出了在带鳍状物的外壳管腔中具有内部油栗的用于400瓦的加热和冷却曲线的另一运行，其中，阳极和阴极温度高于80°C温度限制，但是90°C在共同使用期间可以是可接受的。这示出了缺少内部油栗的X射线设备可以具有有效的冷却，并且油栗可以是任选的。
[0075]X射线外壳可以具有各种尺寸;然而，它可以被配置成适配到乳腺摄影X射线机中并且与乳腺摄影X射线机一起使用。X射线外壳可以具有以下规格:散热可以产生大约78°C至80 0C +/-40C的最大外壳温度。外壳的直径可以约为5.5英寸(例如，5.44英寸)。窗口孔框架可以是约3.5英寸X约3.5英寸。外壳的长度可以约为13英寸。这些尺寸可以变化，并且作为示例而被提供。例如，这些尺寸的范围可以高达约33%、25%、20%、15%、10%、5%、2.5%或 1%。
[0076]本领域技术人员应当理解，对于本文中所公开的这个和其它过程和方法，在过程和方法中执行的功能可以以不同的顺序实施。更进一步地，所概述的步骤和操作仅作为示例提供，并且在不脱离所公开的实施例的本质的情况下，一些步骤和操作可以是可选的、被组合成更少的步骤和操作、或被扩展成附加的步骤和操作。
[0077]本公开不限于本申请中所描述的具体实施例，这些实施例旨在作为各方面的说明。对于本领域技术人员而言是显而易见的是，在不脱离其精神和范围的情况下可以做出许多修改和变型。除了本文中所列举的方法和装置之外，根据前面描述，本公开的范围内功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员而言是显而易见的。这样的修改和变型旨在落入所附权利要求的范围之内。本发明仅受所附权利要求，连同这些权利要求有权要求的等同物的全部范围限制。应当理解，本公开内容不限于特定方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，这些当然可以有所不同。应当理解，本文中所使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，并且不旨在限制。
[0078]关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，当适合于上下文和/或应用时，本领域技术人员可以将复数解释为单数和/或将单数解释为复数。为清楚起见，可以在本文中对各种单数/复数置换进行清楚地阐述。
[0079]本领域技术人员应当理解，一般来说，本文中所使用的术语，特别是在所附权利要求(例如，所附权利要求的本体部分)中所使用的术语通常是“开放式”术语(例如，术语“包括(including)”应当被理解为“包括但不限于”、术语“具有”应当被理解为“至少具有”、术语“包括(includes)”应当被理解为“包括但不限于”，等等)。本领域技术人员还应当理解，如果所引入的权利要求叙述物的具体数字是有意图的，那么在权利要求中将会明确地叙述这个意图，在没有这种叙述时，则没有这种意图。例如，为了帮助理解，所附权利要求可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求叙述物。然而，这些短语的使用不应当被解释为暗示，通过不定冠词“一(a)”或“一个(an)”引入权利要求叙述物是将包含该所引用的权利要求叙述物的任何特定权利要求限于仅包含一个这样的叙述物的实施例，甚至当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一”或“一个”的不定冠词时也是如此(例如，“一”和/或“一个”应当被解释为表示“至少一个”或“一个或多个”)；对于用于引入权利要求叙述物的定冠词的使用来说，同样如此。另外，即使明确叙述了所引入的权利要求叙述物的具体数字，本领域的技术人员将认识到，这样的叙述物应当被解释为是指至少是所叙述的数字(例如，在没有其它修饰语的情况下，“两个叙述物”的纯粹叙述是指至少两个叙述物、或两个或更多个叙述物)。更进一步地，在那些使用类似于“A，B和C等中的至少一个”的习语的示例中，通常这样的结构意指本领域技术人员所理解的该习语的意思(例如，“具有A，B和C中的至少一个的系统”包括但不限于仅有A、仅有B、仅有C、有A和B、有A和C、有B和C、和/或有A，B和C等的系统)。本领域技术人员还应当理解，无论是在说明书、权利要求还是在附图中，给出两个或更多个备选项的实际上任何转折词和/或短语应当被理解为预期到包括这些项中的一个、这些项中的任意一个或两个项的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”或“A和B”这几种可能。
[0080]另外，在按照Markush组描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，进而也是按照Markush组的任何个别成员或成员的亚组来描述本公开。
[0081]本领域技术人员应当理解，出于任何和所有目的，诸如在提供书面描述方面，本文中所公开的所有范围也涵盖其任何及所有可能的子范围和子范围的组合。所列出的任何范围可以简易地被认为是充分描述该范围并且使该范围能够分解为至少相等的二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例，可以将本文所讨论的每个范围容易地分解为三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员还应当理解，诸如“高达”，“至少”等所有语言包括所叙述的数目并且是指如上文所描述的随后分解为子范围的范围。最后，本领域技术人员应当理解，范围包括每个个别成员。因此，例如，具有1-3个单元的群组是指具有I个、2个或3个单元的群组。相似地，具有1-5个单元的群组是指具有I个、2个、3个、4个或5个单元的群组，等等。
[0082]根据前述内容，应当理解，出于图示目的，本文中已经对本公开的各种实施例进行了描述，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改。因此，本文中所公开的各种实施例并不旨在限制，其真实范围和精神由以下权利要求来指示。
[0083]本文中所引用的所有参考文献以其全部内容通过具体引用并入本文。
【主权项】
1.一种X射线外壳，包括: 具有管状本体的带鳍状物的外壳构件，其在带鳍状物的外部表面上具有外部鳍状物阵列并且在带鳍状物的内部表面上具有内部鳍状物阵列，所述带鳍状物的内部表面限定带鳍状物的外壳管腔，所述内部鳍状物阵列和外部鳍状物阵列共同形成热交换器;和 具有管状本体的带孔外壳构件，其具有从外部表面延伸穿过至内部表面的X射线窗口孔，所述内部表面限定带孔外壳管腔，所述带鳍状物的外壳构件具有环形端，所述环形端与所述带孔外壳构件的环形端整体耦合以形成管状X射线外壳，所述管状X射线外壳具有由所述带鳍状物的外壳管腔和带孔外壳管腔形成的X射线外壳管腔。2.根据权利要求1所述的X射线外壳，其中: 所述外部鳍状物阵列覆盖在具有由多个外部鳍状物凹槽分开的多个外部鳍状物的第一端和第二端处的不带鳍状物的环形区域之间的所述带鳍状物的外部表面;和 所述内部鳍状物阵列覆盖在具有由多个内部带鳍状物的凹槽分开的多个内部鳍状物的所述第一端和第二端处的不带鳍状物的定子凹槽和不带鳍状物的环形区域之间的所述带鳍状物的内部表面。3.根据权利要求2所述的X射线外壳，包括所述定子凹槽，其从所述带鳍状物的外壳的所述第二端处的所述不带鳍状物的环形区域延伸至定子托架，所述定子托架安装到所述带鳍状物的外壳的所述第一端和所述第二端之间的所述带鳍状物的内部表面，其中，所述定子凹槽具有深度与所述内部鳍状物阵列的内部鳍状物凹槽相同、或比所述内部鳍状物阵列的内部鳍状物凹槽更深的进入所述带鳍状物的外壳中的沟槽。4.根据权利要求2所述的X射线外壳，所述带鳍状物的外壳包括在第一端环形面和所述内部鳍状物阵列之间的所述带鳍状物的内部表面上的所述第一端处的端帽凹槽，所述端帽凹槽缺少内部鳍状物和鳍状物凹槽，并且具有位于所述端帽凹槽中的端帽。5.根据权利要求2所述的X射线外壳，包括所述定子凹槽，其部分地定位在所述内部鳍状物阵列中、并且部分地定位在所述第二端处的所述不带鳍状物的环形区域中。6.根据权利要求1所述的X射线外壳，其中，所述带孔外壳缺少鳍状物阵列。7.根据权利要求4所述的X射线外壳，其中，所述带鳍状物的外壳的第二端环形面与所述带孔外壳的第三端环形面整体耦合，其中，所述带鳍状物的外壳的所述第二端环形面的尺寸比所述带孔外壳的所述第三端环形面更大。8.根据权利要求7所述的X射线外壳，所述带孔外壳具有与所述第三端相对的第四端，所述第四端具有端帽凹槽。9.根据权利要求2所述的X射线外壳，其中，第一多个所述外部鳍状物凹槽的深度比第二多个所述外部鳍状物凹槽更浅，所述第一多个外部鳍状物凹槽与所述定子凹槽纵向地对齐。10.根据权利要求9所述的X射线外壳，其中，所述浅外部鳍状物凹槽是所述外部鳍状物凹槽的约5%到约35 %。11.根据权利要求1所述的X射线外壳，包括覆盖所述带鳍状物的外壳的护罩。12.根据权利要求11所述的X射线外壳，其中，所述护罩包括一个或多个风扇孔，每个风扇孔包括风扇。13.根据权利要求12所述的X射线外壳，所述护罩具有径向凸出区域，其具有所述一个或多个风扇孔。14.根据权利要求13所述的X射线外壳，其中，所述径向凸出区域在所述护罩的内部表面上形成空气导管凹槽。15.一种X射线设备，包括: X射线外壳，包括: 具有管状本体的带鳍状物的外壳构件，其在带鳍状物的外部表面上具有外部鳍状物阵列并且在带鳍状物的内部表面上具有内部鳍状物阵列，所述带鳍状物的内部表面限定带鳍状物的外壳管腔，所述内部鳍状物阵列和外部鳍状物阵列共同形成热交换器;和 具有管状本体的带孔外壳构件，其具有从外部表面延伸穿过至内部表面的X射线窗口孔，所述内部表面限定带孔外壳管腔，所述带鳍状物的外壳构件具有环形端，所述环形端与所述带孔外壳构件的环形端整体耦合以形成管状X射线外壳，所述管状X射线外壳具有由所述带鳍状物的外壳管腔和带孔外壳管腔形成的X射线外壳管腔;和 X射线管，其具有位于所述X射线外壳管腔中的阳极和阴极，所述X射线管具有与所述带孔外壳的所述X射线窗口孔对齐的X射线窗口。16.根据权利要求15所述的X射线设备，其中: 所述外部鳍状物阵列覆盖在具有由多个外部鳍状物凹槽分开的多个外部鳍状物的第一端和第二端处的不带鳍状物的环形区域之间的所述带鳍状物的外部表面;和 所述内部鳍状物阵列覆盖在具有由多个内部带鳍状物的凹槽分开的多个内部鳍状物的所述第一端和第二端处的不带鳍状物的定子凹槽和不带鳍状物的环形区域之间的所述带鳍状物的内部表面。17.根据权利要求16的X射线设备，其中，第一多个所述外部鳍状物凹槽的深度比第二多个所述外部鳍状物凹槽更浅，所述第一多个外部鳍状物凹槽与所述定子凹槽纵向地对齐。18.根据权利要求15所述的X射线设备，包括护罩，所述护罩覆盖所述带鳍状物的外壳，其中，所述护罩包括径向凸出区域，所述径向凸出区域具有一个或多个风扇孔，每个鳍状物孔包括风扇。19.根据权利要求15所述的X射线设备，包括流体冷却剂，所述流体冷却剂处在所述X射线管和所述内部鳍状物阵列之间的所述X射线外壳管腔中，以便与所述X射线外壳管腔接触。20.一种冷却X射线设备的方法，所述方法包括: 操作具有X射线外壳和X射线管的X射线设备，所述X射线管具有位于所述X射线外壳的管腔中的阳极和阴极，所述X射线外壳包括: 具有管状本体的带鳍状物的外壳构件，其在带鳍状物的外部表面上具有外部鳍状物阵列并且在带鳍状物的内部表面上具有内部鳍状物阵列，所述带鳍状物的内部表面限定带鳍状物的外壳管腔，所述内部鳍状物阵列和外部鳍状物阵列共同形成热交换器;和 具有管状本体的带孔外壳构件，其具有从外部表面延伸穿过至内部表面的X射线窗口孔，所述内部表面限定带孔外壳管腔，所述带鳍状物的外壳构件具有环形端，所述环形端与所述带孔外壳构件的环形端整体耦合以形成管状X射线外壳，所述管状X射线外壳具有由所述带鳍状物的外壳管腔和带孔外壳管腔形成的X射线外壳管腔； 流体冷却剂，其处在所述X射线管和所述内部鳍状物阵列之间的所述X射线外壳管腔中，以便与所述X射线外壳管腔接触;和 护罩，其覆盖所述带鳍状物的外壳，其中，所述护罩包括径向凸出区域，所述径向凸出区域具有一个或多个风扇孔，每个鳍状物孔包括风扇;和 操作所述护罩中的所述风扇的一个或多个风扇以将空气吹过所述外部鳍状物阵列，使得来自所述X射线外壳中的所述流体冷却剂的热量通过所述内部鳍状物阵列传递穿过所述带鳍状物的外壳到所述外部鳍状物阵列，并且通过空气吹离所述X射线设备以耗散至少250瓦的热量。21.根据权利要求20所述的方法，包括:耗散至少300瓦的热量。
【文档编号】F28F1/42GK105917188SQ201480072912
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年11月19日
【发明人】D·C·史密斯, G·安德鲁斯, O·D·布里姆哈尔, A·C·查姆伯莱恩
【申请人】瓦里安医疗系统公司