本發(fā)明涉及x射線管技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種提升x射線管散熱性能的管芯組件以及管殼制造方法。

背景技術(shù)：

1、x射線管熱陰極產(chǎn)生自由電子，在高壓作用下，電子獲得120-160kv能量并轟擊陽極靶盤產(chǎn)生x射線，其中99%能量轉(zhuǎn)化為熱能，只有1%轉(zhuǎn)化為x射線進(jìn)行向窗口進(jìn)行輻射。在x射線管實(shí)際工作過程中，發(fā)射流強(qiáng)通常在百毫安量級(jí)，對(duì)應(yīng)的熱功率為幾十千瓦。

2、傳統(tǒng)x射線管采用輻射換熱的方法，實(shí)現(xiàn)陽極靶盤熱量和管殼熱量之間的熱交換。對(duì)于玻璃管殼的x射線管，玻璃的熱輻射系數(shù)在0.9左右，無需進(jìn)行特別的工藝處理即可實(shí)現(xiàn)高效輻射換熱，但玻璃殼的缺點(diǎn)是不具備剛性，易碎裂。對(duì)現(xiàn)在主流的金屬管殼，其通常為不銹鋼材料，具有良好的機(jī)械性能，但金屬的熱輻射系數(shù)只有0.01-0.1，無法實(shí)現(xiàn)高效的熱交換。為此，對(duì)管殼通常進(jìn)行黑化處理，以提高其輻射換熱系數(shù)。

3、傳統(tǒng)的x射線管黑化涂層是氮化鋁或者fe304，輻射系數(shù)可以提升至0.85-0.9，和玻璃管殼接近。但實(shí)踐表明，由于x射線管工作過程中管殼的溫度達(dá)到200-400℃，管殼表面的黑化層存在脫落的現(xiàn)象，這會(huì)引起x射線管內(nèi)部打火，ct整機(jī)被迫停機(jī)，嚴(yán)重影響了其使用效率。

4、現(xiàn)有技術(shù)中，專利名稱為“一種提高熱輻射系數(shù)的fe304涂層的制備方法及應(yīng)用”，專利號(hào)為zl111153440a提出了一種雙層涂層，表層是fe304，里層是fe304-tio2復(fù)合材料，通過共沉淀、改性、混合等方法得到fe304-tio2混合粉，再電子束物理氣相沉積方法在管殼表面鍍10μm的fe304-tio2涂層，經(jīng)過固化后在外部磁場(chǎng)作用下得到厚度1mm的fe304表涂層。上述復(fù)雜的工藝后實(shí)現(xiàn)了雙層涂層鍍?cè)诠軞?nèi)表面以避免涂層脫落的問題，其輻射系數(shù)標(biāo)稱值0.94-0.95。

5、現(xiàn)有的采用噴涂方法對(duì)x射線管金屬管殼內(nèi)部進(jìn)行黑化，能顯著增強(qiáng)輻射換熱系數(shù)，但也給x射線管的穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。實(shí)踐表明，報(bào)廢的管芯中，有相當(dāng)比例是由于管殼表面黑化層脫落引起的打火。由于涂層涉及pvd鍍膜工藝，鍍膜過程中的溫度、真空度、電壓、膜厚度以及靶的大小等參數(shù)均會(huì)影響鍍膜質(zhì)量，給管芯引入了潛在打火的風(fēng)險(xiǎn)。

6、由于x射線管在高溫、高壓、高真空、10g及以上離心載荷和電離輻射環(huán)境下運(yùn)行，大多數(shù)鍍膜廠家沒有這類專用設(shè)備的鍍膜經(jīng)驗(yàn)，摸索鍍膜參數(shù)也是一個(gè)長期的過程，并且各種管殼尺寸的不同，鍍膜環(huán)境的不同，其參數(shù)也需要調(diào)整，這也給產(chǎn)品的穩(wěn)定性帶來了隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，通過在金屬管殼內(nèi)壁釬焊散熱條，再進(jìn)行管殼內(nèi)壁表面粗糙化處理，提升x射線管散熱性能，另由于沒有引入涂層物質(zhì)，從根本上避免了涂層脫落引起的管芯內(nèi)部打火問題，并且工藝步驟比鍍膜過程更易控制，提高了x射線管運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，包括陰極組件、連接于所述陰極組件的殼體組件以及位于所述殼體組件內(nèi)并沿著殼體組件軸向旋轉(zhuǎn)的陽極組件，所述殼體組件包括管殼，所述管殼內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)散熱條，多個(gè)所述散熱條將所述陽極組件圍合在管殼中間；

3、所述陰極組件對(duì)陽極組件發(fā)射電子束時(shí)，通過管殼以及散熱條對(duì)殼體組件內(nèi)部散熱。

4、進(jìn)一步的，所述散熱條的橫截面為正半圓或橢圓結(jié)構(gòu)。

5、進(jìn)一步的，所述散熱條的輻射散熱角為177°。

6、進(jìn)一步的，所述散熱條沿著管殼的軸向曲面整列焊接于所述管殼內(nèi)壁。

7、進(jìn)一步的，所述散熱條靠近管殼內(nèi)壁的背部設(shè)有焊接槽，所述焊接槽內(nèi)設(shè)有焊料，通過所述焊料將所述散熱條與管殼內(nèi)壁焊接。

8、進(jìn)一步的，所述散熱條設(shè)有24個(gè)。

9、進(jìn)一步的，相鄰所述散熱條之間的夾角為15°。

10、一種管殼制造方法，包括以下步驟：

11、步驟1、選擇與管殼高度相匹配的散熱條長度；

12、步驟2、使用銑刀在散熱條背部的長度方向銑出焊接槽，所述焊接槽的寬、高分別為1mm*1mm或0.5mm*0.5mm，所述焊接槽的長度等于所述散熱條的長度；

13、所述散熱條的貼合曲面與管殼的內(nèi)壁曲面相同；

14、步驟3、將焊料放置于焊接槽內(nèi)并用工裝固定；

15、步驟4、將管殼放入真空爐或氫爐中，加熱至800-1200℃，使焊料融化，利用毛細(xì)效應(yīng)，焊料均勻鋪展在散熱條和管殼內(nèi)壁的縫隙中；

16、步驟5、待冷卻后，對(duì)管殼內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化處理。

17、進(jìn)一步的，步驟1中，所述管殼和散熱條為無氧銅或彌散銅材料制成，使得管殼和散熱條的熱膨脹相同。

18、進(jìn)一步的，步驟5中，粗糙化采用了噴砂工藝或激光照射工藝。

19、本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

20、1、散熱條采用曲面陣列配合表面粗糙化對(duì)x射線管金屬管殼進(jìn)行處理，提升x射線管的散熱效率，并且從根本上解決了涂層脫落的問題，極大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。

21、2、散熱條的截面為正半圓或橢圓結(jié)構(gòu)，利用輻射角的作用，在靶盤和管殼進(jìn)行熱交換時(shí)，實(shí)現(xiàn)多次反射疊加，配合表面粗糙化工藝，其散熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)的涂覆fe304工藝，模擬表明陽極靶盤的最高溫度下降了10%-15%。

22、3、采用釬焊曲面陣列代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴涂工藝，成本大幅度降低，并且減少了涂層脫落引起管芯打火的風(fēng)險(xiǎn)。

23、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

技術(shù)特征：

1.一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，包括陰極組件、連接于所述陰極組件的殼體組件以及位于所述殼體組件內(nèi)并沿著殼體組件軸向旋轉(zhuǎn)的陽極組件，其特征在于，所述殼體組件包括管殼，所述管殼內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)散熱條，多個(gè)所述散熱條將所述陽極組件圍合在管殼中間；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，其特征在于，所述散熱條的橫截面為正半圓或橢圓結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，其特征在于，所述散熱條的輻射散熱角為177°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，其特征在于，所述散熱條沿著管殼的軸向曲面整列焊接于所述管殼內(nèi)壁。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，其特征在于，所述散熱條靠近管殼內(nèi)壁的背部設(shè)有焊接槽，所述焊接槽內(nèi)設(shè)有焊料，通過所述焊料將所述散熱條與管殼內(nèi)壁焊接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，其特征在于，所述散熱條設(shè)有24個(gè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，其特征在于，相鄰所述散熱條之間的夾角為15°。

8.一種管殼制造方法，采用了權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管殼制造方法，其特征在于，步驟1中，所述管殼和散熱條為無氧銅或彌散銅材料制成，使得管殼和散熱條的熱膨脹相同。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管殼制造方法，其特征在于，步驟5中，粗糙化采用了噴砂工藝或激光照射工藝。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種提升X射線管散熱性能的管芯組件以及管殼制造方法，包括陰極組件、連接于陰極組件的殼體組件以及位于殼體組件內(nèi)并沿著殼體組件軸向旋轉(zhuǎn)的陽極組件，其特征在于，殼體組件包括管殼，管殼內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)散熱條，多個(gè)散熱條將陽極組件圍合在管殼中間；所述殼體組件的制造方法包括以下步驟：步驟1、選擇與管殼高度相匹配的散熱條長度；步驟2、使用銑刀在散熱條背部的長度方向銑出焊接槽；步驟3、將焊料放置于焊接槽內(nèi)并用工裝固定；步驟4、將管殼放入真空爐或氫爐中，加熱至800?1200℃，使焊料融化，利用毛細(xì)效應(yīng)，焊料均勻鋪展在散熱條和管殼內(nèi)壁的縫隙中；步驟5、待冷卻后，對(duì)管殼內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化處理。

技術(shù)研發(fā)人員：高斌,王少哲,潘峰,鄒建軍,李永明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆山國力電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21