一种X-ray真空光管结构的制作方法

一种x-ray真空光管结构
技术领域
1.本发明涉及x-ray工业应用技术领域，具体涉及发生器相关装置，尤其涉及一种x-ray真空光管结构。


背景技术：

2.在工业上进行物料的点料计数、结构检测、位置比对等操作时，可以通过x-ray设备快速实现其过程。利用x-ray(x射线)本身的穿透特性，通过图像接收装置生成关于物料的扫描图像，再结合图像识别处理技术可快速完成物料的数量清点、结构观测以及进一步的比对等。
3.当前工业上用到的x-ray设备，内部集成了用以发射x-ray的光管结构，包含有两个电极：一个是用于发射电子的灯丝，作为阴极，另一个是用于接受电子轰击的靶材，作为阳极，两极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。利用高速电子撞击金属靶面产生x-ray的真空电子器件。x-ray真空光管的供电部分至少包含有一个使灯丝加热的低压电源和一个给两极施加高电压的高压发生器。当钨丝通过足够的电流使其产生电子云，且有足够的电压(千伏等级)加在阳极和阴极间，使得电子云被拉往阳极。此时电子以高能高速的状态撞击钨靶，高速电子到达靶面，运动突然受到阻止，其动能的一小部分便转化为辐射能，以x-ray的形式放出。
4.现在的x-ray真空光管存在结构复杂化，会助长真空管内的放电问题，影响了真空光管的可靠性。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。


技术实现要素：

5.至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出一种x-ray真空光管结构，对真空管的结构进行优化以改善结构复杂的问题，从而提高真空管的可靠性。
6.为了实现上述目的，本发明可采用如下提出的技术方案：
7.一种x-ray真空光管结构，包括：
8.支承座，内部形成一用于电子轰击靶面的作用空间，且设置有供轰击后形成的x射线衍射的窗口；
9.电子灯组，其前端设置进入作用空间且用于发射电子的灯丝；
10.靶材棒，其头部进入作用空间，且头部形成一用于设置靶件的凸台，靶件套接至凸台且覆盖贴合面，靶件包括一朝向灯丝倾斜的靶面；
11.真空管，罩设于靶材棒处，其上部设置一通孔且靶材棒的尾部从通孔伸出，真空管下部的管口连通作用空间并密闭；
12.排气管，连通作用空间并用于排出作用空间内的空气，使作用空间内形成真空环境。
13.上述公开的真空光管结构，提出了不同于现有技术的组成结构，通过支承座提供作用空间以进行电子轰击靶件形成x射线，并从作用空间的窗口处发出，进而实现x射线的
工业应用；靶材棒在承载座内的凸台和靶件配合结构，以靶件将凸台完全套设的形式提供了更大的靶面，能够提高电子成功轰击靶面的概率，减少电子的偏离数量，进而能够持续的形成较为稳定的x射线，因此能够更高效率的生成x射线。
14.进一步的，靶件在遭受电子轰击的过程中形成高温，靶面形成一个高温的轰击区域并生成焦斑。因此靶件的靶面吸引越多的电子实现轰击，生成的x射线越连续稳定，同时生成的温度也越高，在此对靶件设置处的结构进行优化改进，举出如下一种可行的选择以辅助x射线生成：所述的贴合面上设置有凹陷结构，凹陷结构内设置有辅助靶件，贴合面与辅助靶件的表面共面并与靶件紧密贴合。采用如此方案时，辅助靶件与靶件的材质相同，二者的贴合面紧密贴合，如此设置能够提高靶件的耐用性，同时靶件生成的高温可通过辅助靶件进行传递，帮助快速降低靶面的温度。
15.再进一步，凸台用于设置靶件，其结构并不唯一限定，在一些技术方案中可被构造为圆柱状，或在一些技术方案中被构造为棱柱状，且凸台与靶件之间的连接方式也并不唯一限定，例如可采用卡嵌式连接、螺纹连接等；而凸台本身的构造会影响靶件的结构，此处进行优化并举出如下一种可行的选择：所述的凸台上的贴合面与靶面平行。采用如此方案时，无论凸台为圆柱状或棱柱状，均可将贴合面设置为平行于靶面的倾斜面，如此能够使靶件的靶面形成等厚结构，在电子轰击靶面时形成x射线的一致性更高。
16.进一步的，支承座的作用空间用于进行反应生成x射线，其真空环境需要真空管的同步维护，因此真空管与支承座的连接处结构需要保持气密，本发明对该连接结构并不唯一进行限定，在一些可行的方案中可采用焊接气密，一些可行的方案中可采用粘接气密等，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的支承座上部设置有法兰结构，法兰结构与设置于真空管上的连接片对应配合以固定真空管，且法兰结构与连接片之间设置环绕管口的密封件。采用如此方案时，法兰结构一般为法兰盘结构且与支承座一体成型，法兰盘结构与连接片之间通过螺栓连接紧定，二者之间的间隙通过密封件填充，该密封件被压紧以实现气密；同时可在密封件的两表面设置粘接剂或密封剂以实现气密。
17.进一步的，连接片的结构也并不唯一限定，可在多种应用场景中根据实际情况设置其结构，此处进行优化改进并举出其中一种可行的选择：所述的连接片上设置有用于容纳管口的管口孔，连接片与真空管配合时，管口穿过管口孔并与连接片的表面齐平，管口与该连接片的表面均贴合密封件并形成密封。采用如此方案时，管口孔的孔径等于或略小于管口的外径，管口通过过盈配合的方式设置到管口孔处以辅助固定，同时在密封件和连接片的辅助作用下，真空管与支承座之间的真空连通环境得以保持。
18.进一步的，在本发明中，电子灯组用于发射电子以实现轰击靶面形成x射线，在发射电子后形成轰击靶面的电子束，为了提高对电子束的约束，增强生成的x射线的稳定可靠性，此处设置对电子束的引导结构：所述的电子灯组的前端还设置有导向板，导向板为圆弧形板并且沿圆周绕灯丝设置。采用如此方案时，导向板被构造为若干个间隔设置的圆弧形板，每个圆弧形板对应的圆心角在90
°
～180
°
之间；在其他的一些技术方案中，导向板可被构造为圆心角360
°
的围板结构。
19.进一步的，靶材棒用于支撑连接靶件，其提供电子轰击靶件生成x射线的辅助条件，同时靶件处生成的大量热也能够通过靶材棒向外传递以降温；靶材棒的尾部穿过真空管到达外部以实现上述功能，因此，靶材棒与真空管的连接处需要通过气密结构以确保密
封，才能保证真空管和作用空间的真空环境；此处进行优化改进以举出其中一种可行的选择：所述的通孔处设置与靶材棒配合的密封组件，密封组件包括一设置于真空管内部并贴合真空管内顶部的密封环，还包括一位于真空管外部并贴合真空管顶部表面的密封环，两个密封环均与靶材棒套接配合且在通孔处形成气密结构。采用如此方案时，密封环与真空管的连接处可设置粘接剂和密封剂辅助密封。
20.进一步的，真空管一般采用玻璃材料制成、陶瓷材料制成或金属材料制成，真空管维持其内部真空环境以助于x射线的生成，此处对真空管进行保护，减少外部环境影响真空管的结构，具体的，举出如下一种可行的选择：所述的真空管外罩设有外壳，外壳与真空管之间形成气隙空间，且外壳的底部设置凸环与支承座连接，外壳的顶部设有供靶材棒穿出的顶部孔，且在外壳的顶部还设置有环绕顶部孔的围板结构。采用如此方案时，外壳将真空管完全笼罩并形成保护，外壳上部的围板结构围护于靶材棒的头部，形成保护结构。
21.进一步的，本发明中发射电子的电子灯组，其前端结构包括伸入工作空间的灯丝，中部和后部结构用于连接外部结构，此处进行优化改进并举出其中一种可行的选择：所述的电子灯组包括与支承座配合的灯管，灯管内设置有两级变压结构；所述的两级变压结构包括在灯管内间隔设置的一级芯材组板和二级芯体组板，一级芯材组板连接外部供电和二级芯体组板并实现第一次变压，二级芯体组板连接一级芯材组板和灯丝并实现第二次变压。采用如此方案时，通过连续两次变压将外部电压调整至灯丝上的电压，灯管内部也保持为真空状态，能够保证电子灯组工作时的稳定状态。
22.进一步的，本发明产生x射线的过程均在真空环境下实现，本发明中设置的排气管用于排出工作空间内的气体以保证一定的真空度，从而提高x射线生成环境的可靠性；此处进行优化设置并举出其中一种可行的选择：所述的支承座的侧壁上设置有排气孔，排气管从排气孔处伸入作用空间，在排气管与排气孔之间还设置有用于实现气密的气密件。采用如此方案时，气密件可采用密封圈，密封圈套设于排气管并将排气孔处的气隙密封；也可采用连接气口件，连接气口与排气孔过盈连接并通过密封剂实现气密。
23.与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：
24.本发明通过对真空管的结构进行优化，增加靶件的上的靶面面积，提高电子束轰击靶面的成功率，减少了电子流失的概率，从而使生成的x射线更为稳定，持续性也更好，避免了作用空间内的放电情况。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
26.图1为本发明真空光管结构的整体结构示意图。
27.图2为本发明真空光管的正视结构示意图。
28.图3为本发明真空光管的剖视结构示意图及局部结构放大示意图。
29.图4为本发明真空光管一个视角的剖视结构示意图。
30.图5为本发明真空光管另一个视角的剖视结构示意图。
31.上述附图中，各个标记所表示的含义为：1、电子灯组；2、支承座；3、排气管；4、法兰结构；5、外壳；6、靶材棒；7、围板结构；8、凸环；9、气阀；10、连接片；11、一级芯体组板；12、二级芯体组板；13、真空管；14、靶件；15、辅助靶件；16、灯丝；17、导向板；18、窗口；19、气密件；20、密封环；21、作用空间。
具体实施方式
32.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
33.针对现有技术中的x射线管存在电子束偏离进而x射线生成的持续性可稳定性偏弱，出现电子轰击失败的情况，本实施例对真空管的结构进行优化改进，解决现有技术中存在的上述缺陷。
34.实施例
35.如图1～图5所示，本实施例提供了一种改进后的真空光管结构，用于工业x-ray扫描设备，能够生成稳定可靠的x射线。
36.具体的，如图3、图4和图5所示，本实施例中所提供的x-ray真空光管结构，其结构之一包括：
37.用于提供x射线生成空间的支承座2，内部形成一用于电子轰击靶面的作用空间21，且设置有供轰击后形成的x射线衍射的窗口18。
38.在本实施例中，支承座2的作用空间21用于进行反应生成x射线，其真空环境需要真空管13的同步维护，因此真空管13与支承座2的连接处结构需要保持气密，本发明对该连接结构并不唯一进行限定，在一些可行的方案中可采用焊接气密，一些可行的方案中可采用粘接气密等，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的支承座2上部设置有法兰结构4，法兰结构4与设置于真空管13上的连接片10对应配合以固定真空管13，且法兰结构4与连接片10之间设置环绕管口的密封件。
39.优选的，采用上述方案时，法兰结构4一般为法兰盘结构且与支承座2一体成型，法兰盘结构与连接片10之间通过螺栓连接紧定，二者之间的间隙通过密封件填充，该密封件被压紧以实现气密；同时可在密封件的两表面设置粘接剂或密封剂以实现气密。
40.优选的，在本实施例中，支承座2包括方形的盒状部，所述的作用空间21位于盒状部内；盒状部的上部开口且法兰盘结构设置在开口处。
41.在本实施例中，窗口18设置在盒状部的下部，且窗口18处设置有铍作为x射线向外衍射透出的窗板。
42.本实施例中所提供的x-ray真空光管结构，其结构之二包括：
43.连接至支承座2的电子灯组1，其前端设置进入作用空间21且用于发射电子的灯丝16。
44.在本实施例中，电子灯组1用于发射电子以实现轰击靶面形成x射线。电子灯组1在发射电子后形成轰击靶面的电子束，为了提高对电子束的约束，增强生成的x射线的稳定可靠性，本实施例设置用于电子束的引导结构：所述的电子灯组1的前端还设置有导向板17，导向板17为圆弧形板并且沿圆周绕灯丝16设置。采用如此方案时，导向板17被构造为若干个间隔设置的圆弧形板，每个圆弧形板对应的圆心角在90
°
～180
°
之间；在其他的一些技术方案中，导向板17可被构造为圆心角360
°
的围板结构7。
45.优选的，在本实施例中，圆弧形板的数量为二且设置在灯丝16的左右两侧，每个圆弧形板对应的圆心角为135
°
。
46.在本实施例中，圆弧形板与灯丝16同电性，当电子从灯丝16上发射后，在圆弧形板形成的电磁场内收到电磁力的引导进而飞向靶面。
47.本实施例中发射电子的电子灯组1，其前端结构包括伸入工作空间的灯丝16，中部和后部结构用于连接外部结构，本实施例对此进行优化改进并采用其中一种可行的选择：所述的电子灯组1包括与支承座2配合的灯管，灯管内设置有两级变压结构；所述的两级变压结构包括在灯管内间隔设置的一级芯体组板11和二级芯体组板12，一级芯材组板连接外部供电和二级芯体组板并实现第一次变压，二级芯体组板连接一级芯材组板和灯丝16并实现第二次变压。采用如此方案时，通过连续两次变压将外部电压调整至灯丝16上的电压，灯管内部也保持为真空状态，能够保证电子灯组1工作时的稳定状态。
48.优选的，所述的一级芯材组板包括作为电芯的一对导电板和连接导电板的导电杆，其中一个导电板连接外部供电电源，并在导电板上形成绕组(图中未示出)，另一导电板上也对应形成绕组，并连接至二级芯体组板。所述的二级芯体组板与一级芯材组板的结构类同。
49.本实施例中所提供的x-ray真空光管结构，其结构之三包括：
50.用于连接靶件14接受电子轰击的靶材棒6，其头部进入作用空间21，且头部形成一用于设置靶件14的凸台，靶件14套接至凸台且覆盖贴合面，靶件14包括一朝向灯丝16倾斜的靶面。
51.由于靶件14在遭受电子轰击的过程中形成高温，靶面形成一个高温的轰击区域并生成焦斑。因此靶件14的靶面吸引越多的电子实现轰击，生成的x射线越连续稳定，同时生成的温度也越高，本实施例对靶件14设置处的结构进行优化改进，采用如下一种可行的选择以辅助x射线生成：所述的贴合面上设置有凹陷结构，凹陷结构内设置有辅助靶件15，贴合面与辅助靶件15的表面共面并与靶件14紧密贴合。采用如此方案时，辅助靶件15与靶件14的材质相同，二者的贴合面紧密贴合，如此设置能够提高靶件14的耐用性，同时靶件14生成的高温可通过辅助靶件15进行传递，帮助快速降低靶面的温度。
52.优选的，凹陷结构可被构造为方形的凹陷，圆形的凹陷等。在凹陷内设置的辅助靶件15与靶件14采用相同的材料制成，仅仅是结构不同，二者的贴合面可快速传递热量。
53.在其他一些可行的方案中，也可以将辅助靶件15与靶件14一体成型，如此使靶件14的整体厚度更大，在接受电子轰击使能够形成更为稳定的x射线。
54.凸台用于设置靶件14，其结构并不唯一限定，在一些技术方案中可被构造为圆柱状，或在一些技术方案中被构造为棱柱状，且凸台与靶件14之间的连接方式也并不唯一限定，例如可采用卡嵌式连接、螺纹连接等；而凸台本身的构造会影响靶件14的结构，本实施例进行优化并采用如下一种可行的选择：所述的凸台上的贴合面与靶面平行。采用如此方案时，无论凸台为圆柱状或棱柱状，均可将贴合面设置为平行于靶面的倾斜面，如此能够使靶件14的靶面形成等厚结构，在电子轰击靶面时形成x射线的一致性更高。
55.优选的，在本实施例中，贴合面、靶面与竖直方向的夹角均为45
°
，而灯丝16发射的电子朝向靶面水平发射，靶面产生的x射线竖直向下到达窗口18并通过窗口18衍射发出。
56.靶材棒6用于支撑连接靶件14，其提供电子轰击靶件14生成x射线的辅助条件，同
时靶件14处生成的大量热也能够通过靶材棒6向外传递以降温；靶材棒6的尾部穿过真空管13到达外部以实现上述功能，因此，靶材棒6与真空管13的连接处需要通过气密结构以确保密封，才能保证真空管13和作用空间21的真空环境；本实施例进行优化改进以采用其中一种可行的选择：所述的通孔处设置与靶材棒6配合的密封组件，密封组件包括一设置于真空管13内部并贴合真空管13内顶部的密封环20，还包括一位于真空管13外部并贴合真空管13顶部表面的密封环20，两个密封环20均与靶材棒6套接配合且在通孔处形成气密结构。采用如此方案时，密封环20与真空管13的连接处可设置粘接剂和密封剂辅助密封。
57.优选的，所述的密封环20采用陶瓷材料制成并与靶材棒6过盈配合，密封环20贴合真空管13的一面设置有耐高温密封胶，两个密封环20将靶材棒6与通孔处的气隙密封。
58.真空管13一般采用玻璃材料制成、陶瓷材料制成或金属材料制成，真空管13维持其内部真空环境以助于x射线的生成，本实施例对真空管13进行保护，减少外部环境影响真空管13的结构，具体的，可采用如下一种可行的选择：所述的真空管13外罩设有外壳5，外壳5与真空管13之间形成气隙空间，且外壳5的底部设置凸环8与支承座2连接，外壳5的顶部设有供靶材棒6穿出的顶部孔，且在外壳5的顶部还设置有环绕顶部孔的围板结构7。采用如此方案时，外壳5将真空管13完全笼罩并形成保护，外壳5上部的围板结构7围护于靶材棒6的头部，形成保护结构。
59.优选的，外壳5的凸环8一体成型，且外壳5上的围板结构7与靶材棒6之间的间隙大于靶材棒6的直径。
60.在本实施例中，外壳5与真空管13之间的气隙保持均匀的间隙值。
61.本实施例中所提供的x-ray真空光管结构，其结构之四包括：
62.用于容纳靶材棒6并辅助维持真空环境的真空管13，罩设于靶材棒6处，其上部设置一通孔且靶材棒6的尾部从通孔伸出，真空管13下部的管口连通作用空间21并密闭。
63.真空管13与支承座2连通并共同维持真空的环境，一般真空管13内的真空度达到10-4pa。同时，真空管13的管口处由连接片10连接固定，实现与支承座2的气密连接，在本实施例中连接片10的结构也并不唯一限定，可在多种应用场景中根据实际情况设置其结构，本实施例进行优化改进并举出其中一种可行的选择：所述的连接片10上设置有用于容纳管口的管口孔，连接片10与真空管13配合时，管口穿过管口孔并与连接片10的表面齐平，管口与该连接片10的表面均贴合密封件并形成密封。采用如此方案时，管口孔的孔径等于或略小于管口的外径，管口通过过盈配合的方式设置到管口孔处以辅助固定，同时在密封件和连接片10的辅助作用下，真空管13与支承座2之间的真空连通环境得以保持。
64.优选的，连接片10的形状与法兰盘结构对应相同，在本实施例中均采用圆形，连接片10与法兰盘结构之间通过连接螺栓连接后，将二者之间的密封件压紧，密封件设置为圆环形并且采用密封橡胶材料制成。
65.本实施例中所提供的x-ray真空光管结构，其结构之五包括：
66.辅助维持真空环境的排气管3，连通作用空间21并用于排出作用空间21内的空气，使作用空间21内形成真空环境。
67.本实施例产生x射线的过程均在真空环境下实现，本发明中设置的排气管3用于排出工作空间内的气体以保证一定的真空度，从而提高x射线生成环境的可靠性；本实施例进行优化设置并采用其中一种可行的选择：所述的支承座2的侧壁上设置有排气孔，排气管3
从排气孔处伸入作用空间21，在排气管3与排气孔之间还设置有用于实现气密的气密件19。
68.优选的，在本实施例中气密件19可采用密封圈，密封圈套设于排气管3并将排气孔处的气隙密封；也可采用连接气口件，连接气口与排气孔过盈连接并通过密封剂实现气密。
69.优选的，排气管3上设置有气阀9，气阀9用于控制排气管3的通断，以调节控制作用空间21内的真空度。
70.本实施例所公开的真空光管结构，提出了不同于现有技术的组成结构，通过支承座2提供作用空间21以进行电子轰击靶件14形成x射线，并从作用空间21的窗口18处发出，进而实现x射线的工业应用；靶材棒6在承载座内的凸台和靶件14配合，以靶件14将凸台完全套设的形式提供了更大的靶面，能够提高电子成功轰击靶面的概率，减少电子的偏离数量，进而能够持续的形成较为稳定的x射线，因此能够更高效率的生成x射线。
71.在具体应用时，使电子灯组1通电并达到设定电压值，灯丝16在电压达到条件后对外发射电子；而导向板17与灯丝16的电性相同，形成了引导电子发射方向的电场，在电磁力的作用下引导电子朝向靶面发射，提高了电子成功轰击靶面的概率。同时靶件14在靶材棒6的头部采用罩设的方式设置，靶件14提供的靶面面积更大，有更多的机会接触到电子的轰击产生x射线。而靶件14在轰击过程中产生的高温通过靶材棒6传递至外部，而设置的辅助靶件15不仅能够提高轰击产生x射线的稳定性，也能够帮助传递热量。
72.以上即为本实施例列举的实施方式，但本发明不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准。