适用于X射线源的内外壳间屏蔽窗组件及X射线源的制作方法

本发明涉及x射线设备，特别是涉及一种适用于x射线源的内外壳间屏蔽窗组件及x射线源。

背景技术：

1、x射线管是一种带电子发射体的高压高真空电子器件，电子从电子发射体射出，随后被位于阴极、阳极之间几十或数百千伏的高压电场加速而形成电子束，最后轰击在阳极靶上以产生x射线。x射线管通常包含带电子发射体的阴极、用于产生x射线和散热的阳极以及用于绝缘与真空封装的管壳。

2、通常市面上的一体式x射线源或者所谓的monoblock x射线源中，从阳极靶产生的x射线，经过阳极套的窗口和管套离开x射线管。x射线在离开x射线管之后的路径上，当碰到类似于绝缘油的绝缘介质、x射线源窗口等材料时，与其原子发生光电效应、康普顿效应或电子对效应，会产生大量的各种方向的杂散x射线。这些杂散x射线会导致x射线源中高压电路元器件与绝缘器件的衰减与损坏，以及屏蔽层结构的厚度的增加，从而导致x射线源寿命的下降以及重量的增加，也会导致x射线整机系统的成像质量下降。此外，阳极靶产生的无效x射线以及由靶面外溢电子产生的杂散x射线也会进入x射线源绝缘液体中，造成各种方向的散射，同样也会导致x射线源中高压电路元器件与绝缘器件的衰减与损坏，以及屏蔽层结构的厚度的增加，从而导致x射线源寿命的下降以及重量的增加。

3、现有专利（jp2020087727a、jp202091970a以及jp2019133872a）分别公开了一种侧向带x射线透过组件的x射线管，这些带侧向透过窗口的x射线管，或采用柔性结构用于调节窗口与焦点的位置，或在阴极组件部位进行特别设置以产生偏向的焦点来扩大出束角，或在侧向窗口铍片焊接区域设置防护材料以提高耐蚀性。这类x射线透过组件虽然可以避免阳极靶产生的有效x射线不再经过绝缘油等绝缘介质直接从侧向窗口进入x射线整机成像系统，但是这类x射线透过组件的各组成部分与结构设置的功能仅仅是为了形成真空气密空间，无x射线屏蔽功能，故不能避免阳极靶产生的无效x射线以及由靶面外溢电子产生的杂散x射线进入x射线源绝缘液体，造成各种方向的散射，从而导致x射线源中高压电路元器件与绝缘器件的衰减与损坏，以及屏蔽层结构的厚度的增加。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种适用于x射线源的内外壳间屏蔽窗组件及x射线源，能够使由上述阳极组件产生的无效x射线和杂散x射线不进入x射线源的绝缘介质，也使产生的有效x射线在射出路径上不受到x射线源的绝缘介质所导致的衰减和散射影响，减少射出路径上杂散x射线的产生，提高x射线强度，提高x射线的整机系统成像质量，同时降低x射线源的箱体屏蔽层的厚度要求，还能够防止在x射线管工作时屏蔽管与包含阳极套的阳极组件之间产生高压打火风险，此外还能减少对人的辐射。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于x射线源的内外壳间屏蔽窗组件，包括：

3、安装箱，安装箱包括箱壳，箱壳上设有允许x射线射出的箱体开口；

4、真空管，真空管设于箱壳的内腔，真空管上设有允许x射线射出且对齐于箱体开口的管体开口；真空管内设置有阴极组件以及与阴极组件间隔布置的阳极组件，阳极组件套设有带x射线出口的阳极套；

5、具有x射线屏蔽功能的屏蔽管，屏蔽管沿自身轴向的两端分别为朝向真空管的内侧端口和朝向箱壳的外侧管口，内侧端口气密连通于管体开口以隔绝位于真空管内侧的真空区域和位于真空管和安装箱之间的绝缘介质，外侧管口液密连通于箱体开口以防止位于真空管和安装箱之间的绝缘介质泄漏于安装箱之外，屏蔽管内设有气密窗口件，气密窗口件用于使位于气密窗口件的内侧空间形成所述真空区域并且使位于气密窗口件的外侧空间形成非真空区域。

6、优选地，所述屏蔽管包括屏蔽管本体和密接圈，密接圈套设于屏蔽管本体的内部，密接圈靠近于真空管的一端与管体开口气密连接配合。

7、优选地，所述屏蔽管本体的一端朝靠近真空管的方向凸出于密接圈的长度为1-3mm。

8、优选地，所述屏蔽管还包括装配环，装配环和密接圈气密连接配合，装配环和屏蔽管本体液密连接配合；所述气密窗口件气密设置于装配环内。

9、优选地，所述屏蔽管包括屏蔽管本体和管口安装件，管口安装件液密连接于屏蔽管本体的外周壁，管口安装件通过连接组件与箱壳可拆卸液密连接。

10、优选地，所述屏蔽管包括屏蔽管本体，屏蔽管本体由具有高x射线衰减特性的x射线屏蔽材料制成，x射线屏蔽材料为钨、铅、铋、铅合金、钨合金、铋合金以及含有金属氧化物的高分子材料中的一种或组合，金属氧化物的金属元素为钨、铅及铋中的一种。

11、优选地，所述屏蔽管包括屏蔽管本体，所述屏蔽管本体的等效铅厚度为2-10mm。

12、优选地，所述屏蔽管包括屏蔽管本体，所述屏蔽管本体靠近于真空管的端口边沿处具有防打火倒角。

13、优选地，所述屏蔽管包括屏蔽管本体，所述屏蔽管本体的表面粗糙度不大于0.6。

14、优选地，所述屏蔽管包括屏蔽管本体，所述屏蔽管本体在自身材料为电绝缘材料时自身表面镀有金属膜。

15、优选地，屏蔽管与阳极套在屏蔽管的轴线方向形成预设间隙，即通过真空管的管壁以及真空管内的部分真空区域，使得屏蔽管与阳极套之间形成预设真空绝缘距离，防止在x射线管工作时屏蔽管与包含阳极套的阳极组件之间产生高压打火风险。

16、优选地，屏蔽管的x射线出口孔径大于阳极套的x射线出口孔径，通过如此设置，阳极组件产生的透过套体窗口件的无效x射线和杂散x射线被屏蔽管的屏蔽管遮挡衰减，从而不进入x射线源箱壳内的绝缘介质中。

17、本发明还提供一种x射线源，包括：

18、所述适用于x射线源的内外壳间屏蔽窗组件；

19、箱体屏蔽层，箱体屏蔽层设于箱壳的表面；

20、绝缘介质，绝缘介质填充于由箱壳、真空管及屏蔽管共同限定的空腔；

21、以及集成于安装箱内部、且被绝缘介质浸没的电路器件和固体绝缘器件。

22、如上所述，本发明的适用于x射线源的内外壳间屏蔽窗组件及x射线源，具有以下有益效果：上述箱壳上设有允许x射线射出的箱体开口，并且真空管上设有允许x射线射出且对齐于箱体开口的管体开口，这样为由上述阳极组件产生的x射线直接射出创造条件。本发明的适用于x射线源的内外壳间屏蔽窗组件的主要创造点在于：具有x射线屏蔽功能的屏蔽管，屏蔽管沿自身轴向的两端分别为朝向真空管的内侧端口和朝向箱壳的外侧管口，内侧端口气密连通于管体开口，外侧管口液密连通于箱体开口用于封闭绝缘介质，屏蔽管内设有气密窗口件，气密窗口件用于使位于气密窗口件的内侧空间形成真空区域并且使位于气密窗口件的外侧空间形成非真空区域。如此设置，由上述阳极组件产生的有效x射线能够仅通过气密窗口件从真空区域透射至非真空区域，无需通过x射线源的绝缘介质。此外，更重要的是由于屏蔽管是由x射线屏蔽材料制成的，屏蔽管能够使由阳极组件产生的无效x射线以及由靶面外溢电子产生的杂散x射线衰减。该靶面外溢电子可以是背散射电子、二次电子及俄歇电子中的一种或组合。因此，本发明的适用于x射线源的内外壳间屏蔽窗组件能够使由上述阳极组件产生的无效x射线和杂散x射线不进入x射线源的绝缘介质，也使产生的有效x射线在射出路径上不受到x射线源的绝缘介质所导致的衰减和散射影响，减少射出路径上杂散x射线的产生，提高x射线强度，提高x射线的整机系统成像质量，同时降低x射线源的箱体屏蔽层的厚度要求，也防止浸泡在绝缘介质中的高压电路等元器件被x射线辐照，提高了x射线源的使用寿命，还能够防止在x射线管工作时屏蔽管与包含阳极套的阳极组件之间产生高压打火风险，此外还能减少对人的辐射。