[发明专利]X射线转换靶片、靶层板及靶层板的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种X射线转换靶片、靶层板及靶层板的加工方法。

背景技术

电子束转换成X射线通常以轫致辐射的方式获得。即将电子束轰击在高原子序数材料上，电子与材料相互作用的过程中，通过轫致辐射作用发出X射线。由于X射线在穿透性上相对电子束有明显的优势，辐照工业将大尺寸和高密度材料的辐照加工用X射线进行。为提高辐照生产效率，对电子束转换成X射线时的功率输出的要求越来越高。同时，为降低生产成本，对X射线转换靶的转换效率的要求也越来越高。

而X射线转换靶的转换效率一方面与电子在物质中发生轫致辐射过程中释放的X射线总份额有关，另一方面与电子能量的利用率和X射线被靶层板的吸收程度有关。对于前者，单一能量的入射电子束，选择原子序数尽可能高的作用材料，可以提高转换靶的转换效率。对于后者，与材料的结构尤其是厚度尺寸相关，单能电子束在转换靶的转换效率要获得最大的X射线转换份额，靶层板的材料需要选择一个最佳厚度。但是穿透这个靶层材料后，剩余的电子能量一般对于X射线转换份额不再有贡献，而是需要低序数材料将其完全吸收变成热能。

在传统的工业应用中，电子束转换成X射线时电子束的能量一般限制在10MeV以下。在这个能量范围，通过轫致辐射释放的X射线份额相对电子束总功率比较小。现有的转换靶中主要用来进行电子束X射线转换的部件为靶层板。电子束与靶层板作用后，发生轫致辐射，一部分能量将转换成X射线，一部分能量将变成热，剩余的能量将随透射的电子束被转换靶的其他部件吸收。

通常靶层板包括X射线转换靶片，现有技术中，该X射线转换靶片为单层的高原子序数材料。因此，现有的X射线转换靶片以及靶层板存在以下技术问题：

（1）电子束与单层的靶层板作用后还有剩余的电子束能量，而这些电子束能量最终被冷却剂或基板吸收，使得电子束能量的利用率较低，转换靶的转换效率较低；

（2）该X射线转换靶片对材料的耐热性能和机械加工性能的要求，限制靶层板对高原子序数材料的选择范围；

（3）X射线转换靶片中高原子序数材料的导热性能差，尤其是在垂直于扫描方向上的热扩散性能不好，热能容易在局部积累使局部温升过高，造成X射线转换靶片损坏和使用寿命下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中传统的X射线转换靶片以及靶层板转换效率低、高原子序数材料选择范围受到限制、转换靶散热效果不好、X射线转换靶片易损坏以及使用寿命低的缺陷，提供了一种X射线转换靶片、靶层板及靶层板的加工方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种X射线转换靶片，其特点在于，其包括一转换层和一导热层，该转换层设置于该导热层的上方，该转换层用于将电子束转换成X射线，该导热层用于将该转换层透射出的电子束转换成X射线和用于快速实现该转换层的热量在垂直扫描方向上的扩散。

在本方案中，该X射线转换靶片设置有转换层和导热层，当电子束与复合靶片作用时，电子束与转换层发生轫致辐射释放X射线后，透射的电子束还将与导热层继续发生轫致辐射作用释放X射线，即继续利用了从转换层透射的电子束的剩余能量，从而提高了电子束能量的利用率。因此，该X射线转换靶片有利于提高电子束能量的利用率，提高转换靶的转换效率。另外，导热层实现了该转换层的热量在垂直扫描方向上的扩散，提高了X射线转换靶片的散热能力。

较佳地，该转换层通过爆炸焊接与该导热层固接。

在本方案中，爆炸焊接是利用炸药爆炸产生的巨大能量将2种或多种不同熔点，不同强度，不同厚度，不同膨胀系数以及硬度差别很大的金属焊接在一起，甚至能对金属与非金属材料实施焊接。将转换层用爆炸焊接的方法焊接导热层上，爆炸焊接能保证转换层与导热层具有很高界面贴合率，而且其接触热阻很小，可以忽略。这样在X射线转换靶片的厚度方向上，转换层的局部的热量将迅速沿电子束前进方向传递到导热层，然后在垂直扫描方向上扩散，易将电子束与转换层作用后产生的热量扩散到整个X射线转换靶片，以促进X射线转换靶片的散热，提高X射线转换靶片的使用寿命。

较佳地，该转换层的材料的原子序数大于70。

在本方案中，采用上述结构形式，使得该转换层在电子束能量较低的情况下就有较高的X射线转换份额，提高了转换靶的转换效率。

较佳地，该转换层为钽板或钨板。

在本方案中，钽板或钨板不仅能够保证较高的电子束转换成X射线的转换效率，且该钽板或钨板的延展性能和加工性能较好，提供了该X射线转换靶片的可加工性。