[发明专利]包括液态热链路的可旋转阳极和X-射线管

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种X-射线管技术。

更具体而言，本发明涉及用于生成X-射线的可旋转阳极、包括可旋转阳极的X-射线管以及包括X-射线管的X-射线系统。

具体而言，本发明涉及包括在阳极和用于旋转X-射线管中的阳极盘的轴承元件之间的液态热链路的可旋转阳极。

背景技术

X-射线管例如在用于医学应用的X-射线系统中采用。X-射线管用于生成电磁辐射，所述电磁辐射例如可以用于医学成像应用。

通常，在真空外壳内的阴极和阳极之间加速电子以产生X-射线。电子撞击阳极上称为焦斑的一部分，从而生成电磁辐射。

可以认为X-射线生成非常低效，因为所施加的能量的大部分转换成了热。特别是在焦斑处的热扩散可以认为是X-射线管的主要限制因素中的一个。

通过采用旋转阳极，电子的撞击的区域、焦斑可以认为是旋转阳极盘表面上的非固定区域。

因此，通过旋转所述阳极，作用在焦斑以及因此作用在阳极上的热负荷可以扩散到更大的区域，充分增加X-射线管的功率。

相应的旋转阳极X-射线管可以在诊断系统中生成X-辐射。X-射线管的阳极可以在运行时加热，并且可以在之后冷却。该热循环可以引起管部件的热机械变形(distortion)，因此可能需要将管设计成在所有应用条件下可靠地运行。

因此，高性能X-射线管可以使用液压轴承来支撑旋转阳极，同时通过直接管道冷却将热从阳极扩散至外部冷却流体。由于真空管外壳，用于去除热量的其他方法(例如通过对流)可能难以实现。

然而，阳极的热传导性可能受阳极盘和轴承之间的通气(breathing)“真空”间隙的限制。相应的间隙可以补偿各个阳极部分、尤其是盘状阳极元件由于在运行期间的受热和在X-射线系统的运行之后的冷却而造成的尺寸的膨胀和/或收缩。

此外，“通气”真空间隙可能需要将阳极和轴承轴对齐以补偿热应力。

发明内容

因此，需要对可旋转阳极的至少各个独立部分的提供增强的冷却。

根据独立权利要求，提供了用于生成X-射线的可旋转阳极、包括根据本发明的可旋转阳极的X-射线管以及包括根据本发明的X-射线管的X-射线系统。

根据本发明的示范性实施例，提供了用于生成X-射线的可旋转阳极，其包括轴承，所述轴承包括第一轴承元件和第二轴承元件，其中，第二轴承元件可以绕第一轴承元件旋转。

此外，可旋转阳极包括布置在第二轴承元件处的阳极元件、布置在第二轴承元件和阳极元件之间的开口或间隙，其中，所述开口至少部分填充有接触材料和具有第一端和第二端的至少一个接触元件，其中，第一端布置在第二轴承元件处，并且其中，布置第二端以延伸到接触材料内。

根据本发明另一示范性实施例，提供了一种X-射线管，其包括具有阴极元件和根据本发明的可旋转阳极元件的X-射线源，其中，阴极元件和可旋转阳极可操作地耦合用以生成X-射线。

根据本发明另一示范性实施例，提供了一种X-射线系统，其包括根据本发明的X-射线管和X-射线探测器，其中，对象可以布置在X-射线管和X-射线探测器之间，并且其中，X-射线管和X-射线探测器可操作地耦合，从而使得可获得对象的X-射线图像。

可旋转阳极可以包括液压轴承，以允许盘状阳极元件的旋转，从而在生成X-射线的同时连续改变焦斑。相应的轴承可以包括第一轴承部分和第二轴承元件，所述第一轴承部件可以是基本静止的，并且其可以用于将旋转阳极附接在X-射线管的真空空间中。

第二轴承元件可以设置在第一轴承元件上，以使得其可以相对于第一轴承元件移动，特别是绕第一轴承元件旋转。

包括焦斑的盘状阳极元件可以附接到旋转轴承元件，即第二轴承元件。阳极盘例如可以通过非刚性连接附接到第二轴承元件，例如可以通过采用螺母而夹钳到第二轴承元件上，所述螺母提供了压迫力以将阳极盘附接到第二轴承元件的突出部分上。

由于阳极盘在运行期间可以受热并且可以在之后冷却，可以在阳极盘和第二轴承元件之间提供间隙或开口，以允许阳极盘尺寸的膨胀或收缩，例如由于在运行期间受热时的热膨胀。

因此，通过提供相应的间隙、即通过将轴承和阳极盘布置成径向间隔开的布置，可以避免影响阳极盘性能的热应力。

然而，由于是在真空X-射线管的情况下，基本上不包括材料的间隙被认为提供用于冷却阳极盘的差的热传导。

因此，可以在阳极盘和可旋转轴承元件、特别是和第二轴承元件之间的间隙内，可以提供一层接触材料，例如，类似铟锡合金的接触材料。