阴极组件、X射线管和X射线成像设备的制作方法

本实用新型涉及阴极组件，具体而言是用于X射线管的阴极组件，本实用新型还涉及包括该阴极组件的X射线管和以及包括该X射线管的X射线成像设备。

背景技术：

X射线成像设备通常包括至少一个X射线管，其用于产生X射线。X射线管包括一个玻壳、以及位于玻壳中的一个阳极组件和一个阴极组件。按照阳极是否可以转动，X射线管可分为旋转阳极X射线管和固定阳极X射线管。

在固定阳极X射线管的范畴中，为了简化阴极组件的装配并确保其整体牢固性，通常利用螺栓来实现阴极套和聚焦头之间的连接。但是常规螺钉含有杂质比较多，例如钢质螺钉并不能良好地适用于在真空环境中连接由Mo、Ni或其合金制成的阴极套和聚焦头。此外，需要在阴极套和聚焦头上预设用于螺栓的多个螺纹孔，但是这些螺纹孔很难被清洁，因此增加了阴极组件的清洁难度，同时，这些螺纹孔由于有锐边，因此在长期高压电场作用下会导致打火，这对X射线管的电场稳定性产生不利的影响。

替代螺栓连接，现有技术中也通过薄壁型的阴极套的机械形变来将其与聚焦头连接。但是这种解决方案受阴极套壁厚的影响具有很大的局限性，并且这种设计也对X射线管的电场稳定性产生不利的影响。

上述两种解决方案基本上只能应用在低功率的X射线管的情况中，因此它们无法为高功率的X射线管提供足够稳定的高电压。

技术实现要素：

本实用新型提供了阴极组件、X射线管和X射线成像设备，以解决了阴极组件装配过程复杂、附加固定装置导致污染以及影响电场稳定性的问题，简化了阴极组件的结构，并且减少了阴极组件所需部件的数量，同时还能降低阴极组件乃至整个X射线管的自重和成本，同时，这种阴极组件不会对X射线管的电场稳定性产生不利影响。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了阴极组件，阴极组件用于X射线管，阴极组件包括：一阴极套；一聚焦头，阴极套套装在聚焦头上，其中，阴极套和聚焦头之间形成形状配合的固定连接。

以这种方式，能够仅仅借助于阴极套和聚焦头自身的形状配合的特殊结构来实现彼此之间的无螺丝固定。通过避免使用例如钢等材料制成的螺钉，简化了装配过程的步骤，并且在此不存在螺钉安装所带来的装配误差。另一方面，在阴极套和聚焦头上也无需设置用于螺钉的装配孔，因此不必考虑这些装配孔所导致的污染以及相应所需的清洁问题。此外，由于通常选择相同或物理性质相同的材料来制造阴极套和聚焦头，因此这种同类型材料之间的结构性连接能够尽可能地确保X射线管的电场稳定。

在本实用新型的阴极组件的进一步示例性实施方式中，形状配合的固定连接是螺纹连接，其中阴极套的内壁具有内螺纹，并且聚焦头的外壁具有与内螺纹配套的外螺纹。

以这样的方式，在已装配状态下，阴极套和聚焦头在彼此大面积接触的周向区域中进行连接，由此能提供足够的连接牢固度。此外，内外螺栓结构设置简单，易于在阴极套以及聚焦头的生产过程中同时形成。

在本实用新型的阴极组件的进一步示例性实施方式中，阴极套和聚焦头之间还形成材料配合的固定连接。

以这样的方式，材料配合的固定连接能够作为对于形状配合的固定连接的补充，确保阴极套和聚焦头之间能够牢固地连接成一体。

在本实用新型的阴极组件的进一步示例性实施方式中，材料配合的固定连接是激光焊接等连接。例如，所述内螺纹与所述外螺纹之间的焊接连接。

以这样的方式，焊接过程能够简单便捷地进行操作，并且特别适于将同类型的金属部件连接在一起。

在本实用新型的阴极组件的进一步示例性实施方式中，阴极套包括第一部段、第二部段和第三部段，其中第一部段至第三部段的壁厚依次减小。

以这样的方式，虽然具有这种结构的阴极套外部轮廓与常规阴极套类似，但是其内周壁的阶梯状能够限定出具有多重功能的内部空间，以便将聚焦头容纳在阴极套中，同时还能确保阴极套不与聚焦头松脱开。

在本实用新型的阴极组件的进一步示例性实施方式中，第二部段和第三部段限定出中央容纳部，聚焦头完全容纳在中央容纳部中。

以这样的方式，能够充分利用阴极套内的空间来提供用于容纳聚焦头的容纳空间，由此不仅能尽可能充分保护聚焦头的各个部件，还能使得阴极部件整体上具有紧凑的结构。

在本实用新型的阴极组件的进一步示例性实施方式中，内螺纹形成在第二部段的内壁上。

以这样的方式，能确保阴极套用于聚焦头的连接区域具有足够的厚度以及硬度。此外，由于内螺纹仅居中地设置在阴极套的第二部段中，因此第一部段和第三部段能够分别作为轴向上的限位区域来对形状配合的固定连接进行位置限定。

在本实用新型的阴极组件的进一步示例性实施方式中，材料配合的固定连接延伸到从第一部段至第二部段的内壁过渡面上。

以这样的方式，材料配合的固定连接在横截面上具有L形轮廓，以便从轴向和径向两个方向上对形状配合的固定连接进行加固。

根据本实用新型的另一方面，还提出了X射线管，该X射线管包括：一个玻壳；一阳极组件，布置在玻壳内的一端，X射线管还包括一个如上的阴极组件，与阳极组件相对地布置在玻壳内的另一端。

由于X射线管采用了上述结构的阴极组件，使得X射线管整体上的结构简单，减少了整个X射线管的体积和成本，同时还能确保X射线管具有良好的电场稳定性。

根据本实用新型的再一方面，还提出了X射线成像设备，该X射线成像设备包括如上所述的X射线管。

由于X射线成像设备安装有根据本实用新型的X射线管，因此可以基于X射线管内的阴极部件无螺栓地安装方式，能够延长整个X射线成像设备的使用寿命，并且使其具有结构紧凑、内部部件以及自重低的特性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的阴极组件在待装配状态下的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的阴极组件在已装配状态下的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的X射线管的剖面示意图；

图4是根据本实用新型实施例的X射线成像设备的示意图。

附图标记说明：

10：X射线管；

20：X射线成像设备；

100：阴极组件；

110：阴极套；

111：(阴极套的)第一部段；

112：(阴极套的)第二部段；

113：(阴极套的)第三部段；

114：(阴极套的)中央容纳部；

115：(阴极套的)内壁过渡面；

117：内螺纹

120：聚焦头；

121：外螺纹

200：玻壳；

300：阳极组件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块或单元。

根据本实用新型实施例，提供了用于X射线管的阴极组件。图1是根据本实用新型实施例的阴极组件100在待装配状态下的示意图。

如果图1所示，阴极组件100容纳在一个玻壳200中，其中阴极组件100包括：一阴极套110；一聚焦头120，阴极套110套装在聚焦头120上，其中，阴极套110和聚焦头120之间形成形状配合的固定连接。

形状配合的固定连接是螺纹连接，其中阴极套110的内壁具有内螺纹115，并且聚焦头120的外壁具有与内螺纹117配套的外螺纹121。

在本实用新型实施例中，阴极套110包括第一部段111、第二部段112和第三部段113，其中第一部段111至第三部段113的壁厚依次减小。

由此，阴极套110自身限定出具有沿轴向方向、特别在图1中轴向向下逐渐缩小的塔状容纳腔，其中第二部段112和第三部段113限定出中央容纳部114。中央容纳部114朝向聚焦头120的一侧具有直径最大的开口，聚焦头120能从该开口中伸入阴极套110中。在装配过程中，壁厚虽然较薄、但是轴向长度最长的第三部段113为聚焦头120的主要组成部分提供了充足的容纳空间以及径向上的保护。

在聚焦头120的顶部区域的外壁上形成有外螺纹121，以便与形成在阴极套110的第二部段112的内壁上的内螺纹117进行形状配合的固定连接。

需要说明的是，在未示出的实施例中，阴极套和聚焦头之间也可以形成波浪形凸起/凹槽、卡槽/卡勾以及凹陷滑轨/凸起锁止部等类似的形状配合结构。根据应用需要以及阴极套材料的特性，能够适当地选择上述结构以应用于阴极套和聚焦头彼此接触的周壁区域中。

图2是根据本实用新型实施例的阴极组件在已装配状态下的示意图。结合图2示出的状态来对根据本实用新型的阴极组件进行更为详细地说明。

在已装配的状态下，聚焦头120完全容纳在中央容纳部114中。从阴极部件100的外部不仅观察不到聚焦头120，而且也看不到内外螺纹结构，由此使得整个阴极部件100具有完整连续的外部轮廓，特别是阴极部件100的外边面成为一个完整的平面、无锐边，避免了导致打火的因素。

因此这种设计不仅提高了阴极部件100的美观度，而且还避免在阴极部件100的外部出现容易藏污纳垢的装配孔。

通过旋拧过程将阴极套110套装在聚焦头120上，直至聚焦头120的轴向端面贴靠在第一部段111与第二部段112之间的内壁过渡面115上，由此能够使得完全容纳在中央容纳部114中。

为了在旋拧过程之后对阴极套100和聚焦头120进行进一步固定，根据本实用新型，还在阴极套110和聚焦头120之间利用如激光焊等焊接来构成材料配合的固定连接。

通过利用例如激光焊接的焊接工艺，可以将阴极套110的内螺纹117与聚焦头120的外螺纹121彼此熔合进而固化。由此，即使阴极部件100在搬运、装配等过程中经受一些振动，阴极套也不会相对于聚焦头120进行旋转进而出现松脱情况。

此外，焊接区域还能够延伸至聚焦头120的轴向端面与阴极套110的内壁过渡面115上。由此，不仅能够借助于焊料填充阴极套110与聚焦头120的轴向端面之间的轴向间隙，还能够从径向上进一步加强在阴极套100的第二部段112处的形状配合以及材料配合的固定连接。

需要说明的是，在未图示出的实施例中，能够首先将聚焦头的轴向端面与阴极套的内壁过渡面彼此焊接连接，由此首先实现阴极套和聚焦头彼此精确地轴向定位。随后再将环形的轴向焊接区域径向向外延伸至阴极套和聚焦头的周向连接区域、即形状配合的固定连接部。该焊接顺序也能够反向进行。

图3是根据本实用新型实施例的X射线管的剖面示意图。

在图3中示出一X射线管，该X射线管10包括：一个玻壳200；一阳极组件300，布置在玻壳内的一端、即图3中的左侧。X射线管还包括一个如图1和图2中的阴极组件100，其与阳极组件300相对地布置在玻壳200内的另二端、即图3中的右侧。

在X射线管10中安装有图1和图2中示出的阴极组件100，因此X射线管能够借助于较少的装配步骤以及部件数量来实现。这不仅减少了整个X射线管的体积和成本，同时还能确保X射线管具有良好的电场稳定性。

图4示出根据本实用新型的X射线成像设备的示意图。X射线成像设备20包括图3中示出的X射线管10。

图3中示出的X射线管10能够安装在X射线成像设备20中。因此基于X射线管内10的阴极部件100的无螺栓安装方式，能够延长整个X射线成像设备20的使用寿命，并且使其具有结构紧凑、内部部件以及自重低的特性。

本实用新型涉及阴极组件，该阴极组件用于X射线管，阴极组件包括一阴极套；一聚焦头，阴极套套装在聚焦头上，其中，阴极套和聚焦头之间形成形状配合的固定连接。本实用新型还公开了X射线管、及X射线成像设备。本实用新型解决了阴极组件装配过程复杂、附加固定装置导致污染以及影响电场稳定性的问题，简化了阴极组件的结构，并且减少了阴极组件所需部件的数量，同时还能降低阴极组件乃至整个X射线管的自重和成本，同时，这种阴极组件不会对X射线管的电场稳定性产生不利影响。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。