專利名稱：具有接合靶和軸承套筒的x射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開的主題涉及X射線管中的部件的熱調(diào)節(jié)，更具體來(lái)說(shuō)，涉及陽(yáng)極與陽(yáng)極所附連的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之間的熱傳遞。
背景技術(shù)：
各種診斷和其它系統(tǒng)可利用X射線管作為輻射源。在醫(yī)療成像系統(tǒng)中，例如，X射線管在投影X射線系統(tǒng)、熒光透視系統(tǒng)、層析X射線照相組合系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT) 系統(tǒng)用作X射線輻射源。輻射在檢查或成像序列期間響應(yīng)控制信號(hào)而發(fā)射。輻射穿過感興趣受檢者、如人患者，并且輻射的一部分碰撞到收集圖像數(shù)據(jù)的檢測(cè)器或照相底板。在常規(guī)投影X射線系統(tǒng)中，照相底板則經(jīng)過顯影以產(chǎn)生圖像，它可由放射科醫(yī)生或主治醫(yī)生用于進(jìn)行診斷。在數(shù)字X射線系統(tǒng)中，數(shù)字檢測(cè)器產(chǎn)生表示碰撞到檢測(cè)器表面的離散像素區(qū)域的輻射的量或強(qiáng)度的信號(hào)。在CT系統(tǒng)中，包括一系列檢測(cè)器元件的檢測(cè)器陣列當(dāng)掃描架圍繞患者移位時(shí)通過各個(gè)位置產(chǎn)生相似信號(hào)。通常在循環(huán)中操作X射線管，循環(huán)包括與允許X射線源冷卻的周期交織的生成X 射線的周期。在具有旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極的X射線管中，在電子轟擊期間在陽(yáng)極生成的大量熱可限制適合使用的電子束通量的量。這類限制可降低由X射線管生成的X射線的總通量。所生成的熱量可通過各種特征、如冷卻劑和其它X射線管部件從陽(yáng)極去除。一個(gè)示例是通過軸來(lái)傳遞熱量。然而遺憾的是，對(duì)軸的低效熱傳遞可能不允許X射線管的連續(xù)操作，并且還可能引起不適當(dāng)?shù)腦射線管溫度，這可降低管的預(yù)計(jì)有效使用壽命。因此，需要一種用于限制X 射線管過熱的方式。具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，需要X射線管的部件之間的改進(jìn)熱傳遞。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種X射線管。X射線管一般包括固定軸、圍繞固定軸設(shè)置并且配置成經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承相對(duì)固定軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸承套筒以及圍繞軸承套筒設(shè)置并且配置成隨軸承套筒一起旋轉(zhuǎn)的電子束靶，電子束靶永久接合到軸承套筒。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種X射線管。X射線管一般包括固定軸；圍繞固定軸設(shè)置并且配置成經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承相對(duì)固定軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸承套筒，軸承套筒包括具有軸面(axial face)的臺(tái)肩(shoulder)；圍繞軸承套筒設(shè)置并且配置成隨軸承套筒一起旋轉(zhuǎn)的電子束靶；以及設(shè)置在臺(tái)肩的軸面與電子束靶之間的接合層，用于將靶固定到軸承套筒。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于制作X射線管的方法。該方法一般包括圍繞固定軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸承套筒，軸承套筒包括具有軸面的臺(tái)肩；圍繞軸承套筒設(shè)置電子束靶，電子束靶在操作期間隨軸承套筒一起是可旋轉(zhuǎn)的；以及將靶和軸承套筒臺(tái)肩的軸面相接合。


通過參照附圖閱讀以下具體實(shí)施方式
，會(huì)更好地理解本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中，相似符號(hào)在整個(gè)附圖中表示相似部件，附圖包括圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)方面的X射線管的一個(gè)實(shí)施例的示意圖示；其具有配置成便于旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極的一部分與陽(yáng)極所附連的軸承套筒的一部分之間的熱傳遞的特征；圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)方面的圖1的陽(yáng)極組件的一部分的一個(gè)實(shí)施例的圖示， 其中具有設(shè)置在陽(yáng)極的一部分與軸承套筒之間的金屬接合層；圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)方面的圖1的陽(yáng)極組件的一部分的一個(gè)實(shí)施例的圖示， 其中具有設(shè)置在陽(yáng)極的一部分與軸承套筒之間的金屬硬釬焊(metal braze)以及配置成熔融金屬硬釬焊的一對(duì)電極；圖4是根據(jù)本公開的一個(gè)方面的圖1的陽(yáng)極組件的一部分的一個(gè)實(shí)施例的圖示， 其中具有設(shè)置在陽(yáng)極的一部分與軸承套筒之間的一對(duì)焊料層以及金屬墊片，墊片和焊料層對(duì)配置成在從熱源施加熱量時(shí)熔融以形成合金；圖5是根據(jù)本公開的一個(gè)方面的圖1的陽(yáng)極組件的一部分的一個(gè)實(shí)施例的圖示， 其中具有設(shè)置在陽(yáng)極的一部分和軸承套筒上的硬釬焊金屬層以及設(shè)置在硬釬焊金屬層之間的焊料，焊料和硬釬焊的金屬層配置成在從熱源施加熱量時(shí)熔融以形成合金；圖6是示出根據(jù)本公開、用于制造和使用具有熱傳遞特征的X射線管的方法的一個(gè)實(shí)施例的過程流程圖。
具體實(shí)施例方式如上所述，X射線管的各種部件之間的熱傳導(dǎo)對(duì)于允許X射線管的持續(xù)使用以及高功率(即，高X射線通量)成像序列的利用會(huì)是重要的。可獲益于高X射線通量的成像序列的一個(gè)示例是計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)成像序列，其中X射線輻射源(即，包括X射線管的源)在掃描架上圍繞感興趣患者或受檢者移位。由于X射線管圍繞患者的運(yùn)動(dòng)，希望提供對(duì)于穿過感興趣受檢者并且以低噪聲級(jí)來(lái)產(chǎn)生成像是充分的X射線的通量。相應(yīng)地，持續(xù)地需要離開X射線管中的X射線靶的改進(jìn)熱傳導(dǎo)。對(duì)于一些X射線靶，可能存在多個(gè)設(shè)計(jì)考慮因素，包括熱傳導(dǎo)、限制靶移動(dòng)的靶的固持以及軸承容差的維持。一般來(lái)說(shuō)，在給定實(shí)現(xiàn)中可只針對(duì)這三個(gè)考慮因素中的兩個(gè)。 也就是說(shuō)，靶的移動(dòng)或者軸承的移動(dòng)可受到控制。當(dāng)前實(shí)施例針對(duì)X射線靶與螺旋槽軸承之間的剛性附連，它限制靶的不合需要的非旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，同時(shí)保持靶與軸承之間的熱傳導(dǎo)。這種剛性附連通過可變軸承容差平衡了靶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的減小(這消除了微粒與不平衡的風(fēng)險(xiǎn))，可變軸承容差可降低軸承能夠支承的負(fù)荷。除了減小因過度加熱引起的χ射線靶破裂的風(fēng)險(xiǎn)之外，當(dāng)前靶附連方法可將軸承保持在較低溫度(< 400°c )。這種低軸承溫度可緩解因螺旋槽軸承內(nèi)部的液體金屬材料的反應(yīng)引起的過度金屬間形成(intermetallic formatiion)的風(fēng)險(xiǎn)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)前實(shí)施例提在X射線靶的一部分與螺旋槽軸承的部件的一部分之間供金屬接合層，參照?qǐng)D1和圖2描述。金屬接合層可通過各種方法來(lái)形成，包括經(jīng)由電阻硬釬焊、經(jīng)由與金屬墊片的過渡液相接合和/或經(jīng)由與硬釬焊金屬層的過渡液相接合，其實(shí)施例參照?qǐng)D2-5來(lái)描述。一種制作和使用具有金屬接合層的X射線管的方法參照?qǐng)D6來(lái)描述。記住以上所述，圖1示出根據(jù)當(dāng)前方式的X射線管10的一個(gè)實(shí)施例，它可包括配置成提供增強(qiáng)熱傳導(dǎo)的特征。在所示實(shí)施例中，X射線管10包括陽(yáng)極組件12和陰極組件 14。X射線管10由限定與環(huán)境相比較低壓力(例如真空)的區(qū)域的封套16中的陽(yáng)極和陰極組件來(lái)支承。封套16可處于殼體(未示出)之內(nèi)，殼體內(nèi)填充有包圍封套16的冷卻介質(zhì)、如油。冷卻介質(zhì)還可提供高電壓絕緣。陽(yáng)極組件12—般包括轉(zhuǎn)子18以及X射線管10外部、至少部分圍繞于在操作期間使陽(yáng)極20轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子18的定子。陽(yáng)極20由軸承22旋轉(zhuǎn)地支承，軸承22可以是滾珠軸承、 螺旋槽軸承或類似軸承。一般來(lái)說(shuō)，軸承22包括固定部分M以及陽(yáng)極20所附連的旋轉(zhuǎn)部分沈。另外，如圖所示，X射線管10包括空心部分觀，冷卻劑、如油可通過其中而流動(dòng)。下面針對(duì)圖2-5更詳細(xì)地描述軸承22以及其與陽(yáng)極20的連接。在所示實(shí)施例中，空心部分觀延伸通過示為騎跨式(straddle)配置的X射線管10的長(zhǎng)度。但是應(yīng)當(dāng)注意，在其它實(shí)施例中，空心部分28可以僅延伸通過X射線管10的一部分，例如在X射線管10在放置于成像系統(tǒng)時(shí)制成懸臂式的配置中。陽(yáng)極20的前部形成為靶盤，其上形成靶或焦面30。在操作期間，當(dāng)陽(yáng)極20旋轉(zhuǎn)時(shí)， 焦面30由電子束32撞擊。陽(yáng)極20可由任何金屬或合成物復(fù)合材料來(lái)制造，例如鎢、鉬、銅或者在用電子轟擊時(shí)有助于韌致輻射(BremsstrahlimgM即，減速輻射)的任何材料。陽(yáng)極的表面材料通常選擇成具有較高耐高溫性，以便耐受由電子碰撞陽(yáng)極20所生成的熱量。 在X射線管10的操作期間，陽(yáng)極20可高速(例如100至200Hz)旋轉(zhuǎn)，以便散布產(chǎn)生于電子束32撞擊陽(yáng)極20的熱能。此外，陰極組件14和陽(yáng)極20之間的間距可抽空，以便使得電子與其它原子的碰撞為最小以及使電位為最大。在一些X射線管中，超過20kV的電壓在陰極組件14與陽(yáng)極20之間創(chuàng)建，從而使陰極組件14所發(fā)射的電子成為被陽(yáng)極20吸引。電子束32由陰極組件14、更具體來(lái)說(shuō)由經(jīng)由一系列電導(dǎo)線36接收一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)的陰極34來(lái)產(chǎn)生。電信號(hào)可以是定時(shí)/控制信號(hào)，它使陰極34以一個(gè)或多個(gè)能量和以一個(gè)或多個(gè)頻率來(lái)發(fā)射電子束32。陰極34包括中心絕緣管殼38，屏蔽40從其中延伸。 屏蔽40包圍導(dǎo)線36，導(dǎo)線36延伸到安裝在屏蔽40端部的陰極杯42。在一些實(shí)施例中，陰極杯42用作靜電透鏡，它聚焦從杯42中的熱離子絲所發(fā)射的電子，以便形成電子束32。當(dāng)控制信號(hào)經(jīng)由導(dǎo)線36傳送給陰極34時(shí)，杯42中的熱離子絲被加熱，并且產(chǎn)生電子束32。射束32撞擊陽(yáng)極20的焦面30，并且生成X射線輻射46，X射線輻射46從X射線管10的X射線孔徑48向外疏散。X射線輻射46的方向和取向可由X射線管10外部所產(chǎn)生的磁場(chǎng)或者由陰極34處的靜電部件來(lái)控制。所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可一般將X射線輻射46成形為聚焦束，例如如圖所示的錐形束。X射線輻射46離開管10，并且在檢查過程期間一般被導(dǎo)向感興趣受檢者。如上所述，X射線管10可用于其中X射線管10相對(duì)患者移位的系統(tǒng)中，例如X射線輻射源在掃描架上圍繞感興趣受檢者旋轉(zhuǎn)的CT成像系統(tǒng)中。相應(yīng)地，可希望X射線管10 產(chǎn)生適當(dāng)通量的X射線，使得避免當(dāng)X射線管10在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)從不充分X射線穿透所生成的噪聲。要實(shí)現(xiàn)這種適當(dāng)?shù)腦射線通量，如上所述，X射線管10—般可包括多個(gè)特征，它們配置成允許當(dāng)陽(yáng)極20在使用期間開始加熱時(shí)驅(qū)散熱能，其中陽(yáng)極20在被電子束32轟擊時(shí)產(chǎn)生X射線和熱能?？刂芚射線管中的熱積聚的一種這樣的特征是旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極。此外，根據(jù)當(dāng)前方式，一個(gè)或多個(gè)特征可設(shè)置在陽(yáng)極20附近，以便于從陽(yáng)極20到X射線管10的其它部件的熱傳遞。
圖2示出陽(yáng)極組件12的一個(gè)實(shí)施例，其中陽(yáng)極20由通過液體金屬材料潤(rùn)滑的螺旋槽軸承(SGB)60旋轉(zhuǎn)地支承。但是，如上所述，當(dāng)前方式也可適用于其中陽(yáng)極20由其它旋轉(zhuǎn)特征、如滾珠軸承等等旋轉(zhuǎn)地支承的實(shí)施例。SGB 60的實(shí)施例可與2009年3月25日提交的標(biāo)題為"Interface For Liqui d Metal Bearing And Method of Making Same (液體金屬軸承的界面及其制作方法)”的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)12/410518中所述一致，通過引用將其公開完整地結(jié)合到本文中。SGB60通過軸承套筒62以及軸承套筒62在操作期間所圍繞其而旋轉(zhuǎn)的固定軸64的結(jié)合(joining)來(lái)形成。一般具有在其中心帶有環(huán)狀開口的環(huán)形的陽(yáng)極20圍繞軸承套筒62設(shè)置，其方式是使得當(dāng)軸承套筒62旋轉(zhuǎn)時(shí)使陽(yáng)極20旋轉(zhuǎn)。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，冶金接合層70設(shè)置在陽(yáng)極 20與軸承套筒62之間。在一般意義上，冶金接合層70配置成便于當(dāng)陽(yáng)極20因電子轟擊而加熱時(shí)從陽(yáng)極20到軸承套筒62的熱能傳遞。此外，冶金接合層70還可將熱量從軸承套筒 62傳遞到陽(yáng)極20，例如在SGB 60的旋轉(zhuǎn)用于生成熱能的實(shí)施例中。為了允許這種熱傳遞， 冶金接合層70設(shè)置在軸承套筒62的臺(tái)肩74的軸面72之間。這種放置可有利地允許通過在固定軸64的冷卻劑流動(dòng)路徑76中循環(huán)的冷卻劑而從軸承套筒62去除熱量。冶金接合層70可由能夠進(jìn)行熱能傳輸?shù)娜魏螖?shù)量的材料來(lái)構(gòu)成或者包含這些材料。根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例，冶金接合層70可具有至少100瓦每開每米(W -Γ1 .m-1)熱導(dǎo)率。在一些實(shí)施例中，熱導(dǎo)率可在大約200與700W · Γ1 · πΓ1之間。作為一個(gè)示例，冶金接合層70可包括焊料、合金或金屬的任一種或組合。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例可使用的金屬可包括能夠與構(gòu)成陽(yáng)極20和軸承套筒62的材料形成合金的金屬，它們可包括鋼、K0Var (鐵鎳鈷合金)、鉬(Mo)、Mo合金、鎢(W)、鈦(Ti)和/或鋯(Zr)。在一個(gè)實(shí)施例中，陽(yáng)極20可包括 TZM、鉬鈦鋯合金，以及軸承套筒62可包括Mo合金。相應(yīng)地，金屬接合層70可包含銦(In)、 錫(Sn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、鐵(Fe) (Al)等等。在一般意義上，合金材料有利地具有低蒸汽壓力(例如< 1 X 10-6Torr)，并且在冶金接合層70的工作溫度下保持為固體，使得避免X射線管不穩(wěn)定性。此外，金屬接合層70可包含對(duì)于熱傳導(dǎo)、熱穩(wěn)定性和 /或機(jī)械彈性會(huì)是有益的其它元素，例如金屬微粒和/或碳的同素異形體。如上所述，冶金接合層70有利地是陽(yáng)極20與軸承套筒62之間的剛性附連。例如， 冶金接合層70的剛性幫助在旋轉(zhuǎn)期間維持陽(yáng)極20在軸承套筒62上的位置。這種位置維持可防止X射線管10中會(huì)導(dǎo)致管不可靠性和圖像噪聲等等的不平衡。冶金接合層70可根據(jù)X射線管10的部件的特定尺寸和其它設(shè)計(jì)考慮因素來(lái)確定大小。為了允許適當(dāng)?shù)臒醾鲗?dǎo)，冶金接合層70在縱向(S卩，由SGB 60的軸線所定義的方向)的厚度可確定大小在大約 1微米(例如1、2、3、5或10微米)與大約10毫米(mm)(例如1、2、3、5或IOmm)之間的任意值。此外，冶金接合層70可以僅部分地沿軸承套筒62的軸面72向上延伸，可與軸面72 的直徑范圍基本齊平，或者可延伸到軸面72之外。應(yīng)當(dāng)注意，在冶金接合層70處的X射線管10的工作溫度可接近或超過大約 400°C。相應(yīng)地，可希望冶金接合層70的熔點(diǎn)為至少400°C，例如420、450、500、550、600°C 或更高。在冶金接合層70的使用期間的高熱穩(wěn)定性和剛性的組合可避免可例如由于陽(yáng)極 20與軸承套筒62之間的剪力而產(chǎn)生的小微粒的產(chǎn)生。這類微粒在某些情況下可對(duì)X射線管10的操作是有害的。例如，微粒所引起的電弧(例如當(dāng)微粒被電子束32撞擊時(shí))可發(fā)生，和/或管12中的真空可因微粒增加的存在而減小。相應(yīng)地，剛性冶金接合層70有利地防止不希望的電弧和真空損失，從而延長(zhǎng)X射線管10的使用壽命。如上所述，圖3-5示出將冶金接合層70設(shè)置在陽(yáng)極20與軸承套筒62之間的配置的實(shí)施例。具體來(lái)說(shuō)，圖3示出其中金屬硬釬焊80設(shè)置在軸承套筒62的臺(tái)肩74的軸面72與陽(yáng)極20之間的實(shí)施例。根據(jù)所示實(shí)施例，金屬硬釬焊80可經(jīng)由施加局部熱量來(lái)熔融。這種局部加熱通過經(jīng)由陽(yáng)極20、金屬硬釬焊80和軸承套筒62傳導(dǎo)電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。電流可經(jīng)由第一電極82和第二電極84來(lái)施加。第一電極82可設(shè)置在與金屬硬釬焊80側(cè)相對(duì)的陽(yáng)極 20的軸面86上，而第二電極84設(shè)置在也與金屬硬釬焊80側(cè)相對(duì)的軸承套筒62的臺(tái)肩74 的第二軸面88上。這樣，電極82和84、陽(yáng)極20、金屬硬釬焊80以及軸承套筒62形成電路。通過使電流經(jīng)過所形成的電路，電極82、84附近的區(qū)域可遇到局部加熱，其程度可取決于所施加電位以及形成陽(yáng)極20、金屬硬釬焊80和軸承套筒62或者它們包含的材料。 這種局部熱量的施加可將金屬硬釬焊80加熱到高于其熔點(diǎn)，這允許它與所接觸的表面、即陽(yáng)極20和軸承套筒臺(tái)肩74的軸面形成冶金接合。應(yīng)當(dāng)注意，雖然局部溫度可超過X射線管10的正常工作溫度，但是局部熱量基本上保持在電極82、84附近的區(qū)域中，這防止軸承 60遭遇可損壞部件和/或阻止適當(dāng)操作的溫度。以上針對(duì)圖3所述的形成冶金接合層的方式可一般適用于大多數(shù)X射線管。但是，在其它實(shí)施例中，可希望利用一種方式，其中一種以上金屬被使用以用于形成具有比它所形成的純金屬更高熔融溫度的合金。圖4示出在陽(yáng)極組件12的情景中提供的一種這樣的實(shí)施例，其中冶金接合層70為Cu-In-Sn或類似合金。具體來(lái)說(shuō)，在所示實(shí)施例中，冶金接合層70經(jīng)由過渡液相接合來(lái)形成。在陽(yáng)極20 與軸承套筒臺(tái)肩74的軸面72之間，金屬墊片90、如Cu墊片設(shè)置在一對(duì)焊料層92、94之間。 焊料層92、94分別緊貼陽(yáng)極20表面和軸面72設(shè)置，并且可包含例如0148、511、111、鉍(Bi)、 硅(Si)等金屬和相似焊接材料。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，焊料層92、94具有比X射線管的最高工作溫度(例如在大約125與400°C之間)更低的熔融溫度。整個(gè)陽(yáng)極組件12以及在一些實(shí)施例中的整個(gè)X射線管10則由熱源98加熱到焊料(例如In-Sn焊料)熔融的溫度，一般由箭頭96表示。熱源98可以是能夠?qū)崮軅魉偷絏射線管10、X射線管10和/或陽(yáng)極組件12的任何源。在傳送適當(dāng)?shù)臒崃?6時(shí)，熔融焊料則經(jīng)過與金屬墊片90的冶金反應(yīng)。所產(chǎn)生的冶金接合可以是永久接合，并且可包括合金、如Cu-In-Sn合金。實(shí)際上，由于焊料在與陽(yáng)極 20表面以及軸面72直接接觸時(shí)熔融，所以永久接合在Cu-In-Sn或類似合金、陽(yáng)極20和軸承套筒62之間形成。因此，如上所述，從采用電子束32對(duì)陽(yáng)極20的轟擊所生成的熱量可以是至少部分從陽(yáng)極20通過冶金接合層70(例如Cu-In-Sn或類似合金)、通過軸承套筒 62傳遞到固定軸64，此處熱能可通過循環(huán)通過設(shè)置在其中心的冷卻劑流動(dòng)路徑76的冷卻劑(例如油)來(lái)去除。圖5示出與針對(duì)圖4所述相似的方式，其中冶金層70由金屬的混合物形成。但是， 不是使金屬墊片設(shè)置在兩個(gè)焊料層之間，圖5的實(shí)施例而是使用設(shè)置在兩個(gè)硬釬焊金屬層 102、104之間的焊料層100經(jīng)由過渡液相接合來(lái)形成冶金接合層70。例如，金屬層102、104 可在引入焊料層100之前(例如在組裝陽(yáng)極組件12之前)接合到陽(yáng)極20和臺(tái)肩74。硬釬焊金屬層可包括Cu及其合金、Ag、Au、Ni、Al、Fe、Si、硼(B)、磷⑵等等。焊料層100 —般可包括01^8、511、111、8丨、5丨和類似焊接材料，如以上針對(duì)圖4所述。根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，焊料層100可具有低于X射線管10遇到最大工作溫度的溫度的熔融溫度。作為一個(gè)示例，焊料層100可具有大約125與400°C之間的熔融溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，焊料層為In-Sn焊料，以及金屬層102、104為硬釬焊Cu。要形成冶金接合層70，當(dāng)焊料層100到位(例如在硬釬焊金屬層102、104之間) 時(shí)，熱源98將熱量96提供到整個(gè)陽(yáng)極組件12 (例如到X射線管10)。陽(yáng)極組件12可被加熱到高于焊料層100的熔融溫度(例如到大約125與400°C之間)。液化焊料則經(jīng)過冶金反應(yīng)，以便形成焊接材料和硬釬焊材料的合金。所產(chǎn)生的合金有利地具有高于X射線管的最大工作溫度的熔融溫度(例如高于400°C )，使得陽(yáng)極20和套筒沈在整個(gè)操作中保持由固態(tài)接合層的接合。這種永久接合層允許至少陽(yáng)極20與軸承套筒62之間基本恒定的熱傳導(dǎo)。根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，圖6通過過程流程圖示出制作和使用具有熱傳導(dǎo)冶金接合層的X射線管的方法110。方法110 —般開始于圍繞固定軸設(shè)置軸承套筒(框112)。 軸承套筒與固定軸之間的結(jié)合一般可被認(rèn)為是軸承。如上述實(shí)施例中所述，軸承可以是螺旋槽軸承。在執(zhí)行由框112所表示的動(dòng)作之后，電子束靶(S卩，陽(yáng)極)則圍繞軸承套筒設(shè)置 (框114)。一旦電子束靶處于合乎需要的位置，則電子束靶使用冶金接合層接合到軸承套筒(框116)。作為一個(gè)示例，一個(gè)或多個(gè)金屬墊片可設(shè)置在軸承套筒的臺(tái)肩的軸面與電子束靶之間，之后熔融該一個(gè)或多個(gè)金屬墊片以形成合金，其將電子束靶固定地附連(例如永久附連)到軸承套筒。在一些實(shí)施例中，電子束靶和軸承套筒可被預(yù)先處理，使得對(duì)其每個(gè)附加金屬硬釬焊。金屬硬釬焊可用作冶金反應(yīng)中的反應(yīng)物金屬，它允許形成將電子束靶接合到軸承套筒的合金。在這種實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)金屬墊片可包括焊料層，它在低溫 (例如在大約125與400°C之間)熔融以開始冶金反應(yīng)。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)注意，形成冶金接合層的金屬墊片可設(shè)置在軸承套筒上(在其上設(shè)置靶之前)。但是，在其它實(shí)施例中，形成冶金接合層的金屬墊片可以是半圓形，或者具有允許它們被套拉在軸承套筒上的狹槽。在這種配置中，一旦金屬墊片已經(jīng)熔融，則它們可通過毛細(xì)管作用來(lái)填充電子束靶與軸承套筒之間的任何空隙。在執(zhí)行由框112-116所表示的動(dòng)作以及任何其它X射線管制造過程之后，可利用 X射線管。在使用中，旋轉(zhuǎn)軸承(例如SGB)(框118)，之后采用電子束對(duì)電子束靶進(jìn)行轟擊 (框120)。如以上針對(duì)圖1所述，電子束由具有熱離子發(fā)射器的陰極組件來(lái)生成。電子束撞擊電子束靶，它至少產(chǎn)生X射線和熱能。熱能的至少一部分則通過熱傳導(dǎo)冶金接合層從電子束靶傳遞到軸承套筒(框12 。如前面所述，冶金接合層可以是合金或類似材料，它防止電子束靶的非旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)維持在整個(gè)檢查、預(yù)熱和/或冷卻序列中的熱傳導(dǎo)。本書面描述使用包括最佳模式的示例來(lái)公開本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求書來(lái)定義，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它示例。如果這類其它示例具有與權(quán)利要求書的文字語(yǔ)言完全相同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求書的文字語(yǔ)言的非實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元件，則它們意在落入權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種X射線管(10)，包括 固定軸(64)；旋轉(zhuǎn)軸承套筒(62)，其圍繞所述固定軸(64)設(shè)置，并且配置成經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承(60)相對(duì)所述固定軸(64)旋轉(zhuǎn)；以及電子束靶(20)，其圍繞所述軸承套筒(6 設(shè)置，并且配置成隨所述軸承套筒(6 —起旋轉(zhuǎn)，所述電子束靶00)永久接合到所述軸承套筒(62)。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線管(10)，其中，所述軸承套筒(62) 包括具有軸面(72)的臺(tái)肩(74)，并且其中所述靶00)接合到所述臺(tái)肩 (74)的所述軸面(72)。
3.如權(quán)利要求2所述的X射線管(10)，其中，所述靶00)經(jīng)由設(shè)置在所述靶00)與所述臺(tái)肩(74)的所述軸面(72)之間的金屬接合層(70)接合到所述臺(tái)肩(74)的所述軸面 (72)。
4.如權(quán)利要求3所述的X射線管(10)，其中，所述接合層(70)包括硬釬焊材料(80， 102，104)。
5.如權(quán)利要求3所述的X射線管(10)，其中，所述接合層(70)包括過渡液相接合。
6.如權(quán)利要求5所述的X射線管(10)，其中，所述過渡液相接合包括焊料層(92，94)和墊片(90)材料，它們?cè)谒霭?0)接合到所述軸承套筒(6 時(shí)形成合金。
7.如權(quán)利要求6所述的X射線管(10)，其中，所述過渡液相接合包括銅層(90)和銦錫焊料(92，94)。
8.如權(quán)利要求7所述的X射線管(10)，其中，所述過渡液相接合包括在接合之前的兩個(gè)銦錫焊料(92，94)層之間的銅層(90)。
9.如權(quán)利要求7所述的X射線管(10)，其中，所述過渡液相接合包括在接合之前的兩個(gè)銅層(100，104)之間的銦錫焊料(100)。
10.一種X射線管(10)，包括 固定軸(64)；旋轉(zhuǎn)軸承套筒(62)，其圍繞所述固定軸(64)設(shè)置，并且配置成經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承(60)相對(duì)所述固定軸(64)旋轉(zhuǎn)，所述軸承套筒(6 包括具有軸面(7 的臺(tái)肩(74)；電子束靶(20)，其圍繞所述軸承套筒(6 設(shè)置，并且配置成隨所述軸承套筒(6 —起旋轉(zhuǎn)·’以及接合層(70)，其設(shè)置在所述臺(tái)肩(74)的所述軸面(7 與所述電子束靶00)之間，用于將所述靶00)固定到所述軸承套筒(62)。
全文摘要
本文所公開的實(shí)施例涉及通過在陽(yáng)極(20)與陽(yáng)極(20)所附連的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之間傳遞熱量的對(duì)X射線管(10)中的部件的熱調(diào)節(jié)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種X射線管(10)。X射線管(10)一般包括固定軸(64)、圍繞固定軸(64)設(shè)置并且配置成經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸承(60)相對(duì)固定軸(64)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸承套筒(62)以及圍繞軸承套筒(62)設(shè)置并且配置成隨軸承套筒(62)一起旋轉(zhuǎn)的電子束靶(20)。電子束靶(20)永久接合到軸承套筒(62)。
文檔編號(hào)H01J35/26GK102468103SQ20101062365
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者D·R·艾倫, K·戴頓, M·赫伯特 申請(qǐng)人:通用電氣公司