x射线管及阳极回收方法与流程-k8凯发

本发明涉及x射线管，特别是涉及一种x射线管及阳极回收方法。

背景技术：

1、靶盘组件应用于许多领域，如在一种电子计算机断层扫描（computedtomography，ct）技术领域中，采用电子束轰击靶盘的靶面层，以产生射线。

2、具体地，通过加热阴极的钨或者钨合金的灯丝产生电子，再在阴极和阳极之间施加高电压对电子进行加速，使之轰击金属材料形成的靶面层，高速电子与金属靶原子进行作用，可通过韧致辐射或特征辐射向外发射射线。

3、在阳极靶盘组件的实际应用中，采用加速后的电子束轰击靶面层后，绝大部份输入能量会转化为热量，且积聚的热量容易损坏阳极靶盘组件。这部分热量需要通过对球管内部功能结构设计去高效散失，否则积聚的热量会对真空轴承，转子和靶盘等元件造成严重损坏。

4、经过研究发现，在现有的一种凯发k8ag旗舰厅真人平台的解决方案中，可以通过旋转靶面层，增大热量的分布面积，然而受限于旋转速率，散热效率有限。

5、在现有的另一种凯发k8ag旗舰厅真人平台的解决方案中，采用石墨材料对积聚的热量进行散热，例如将块状石墨固定在靶盘基体的背面，以提高阳极靶盘组件热容量和热辐射性能。

6、然而经过进一步研究发现，由于石墨材料的微观结构存在疏松多孔的问题，容易发生下述问题。

7、第一点：石墨材料的多孔结构容易吸附气体杂物，例如吸附氧气，氮气，氢气，水蒸气，一氧化碳，氩气等气体、有机溶剂、油污等，导致阳极靶盘组件质量下降，严重时发生管芯打火问题。具体而言，这些气体或者液体有机分子在清洗，真空除气和烘烤排气工艺并不容易彻底去除，造成少量的残留。气体残留会导致管芯内真空度不佳，有机分子残留会在加热情况下裂解为游离的碳，上述情况可能产生管芯打火问题。

8、第二点：石墨开裂风险较高，导致设备使用时需要长时间预热，无法快速升温降温，阳极靶盘组件的抗热震能力降低，生产效率降低。

9、第三点：在阳极靶盘组件应用中，在球管失效、管壳受损的情况下，易导致绝缘油浸泡高温的石墨，石墨的多孔结构容易导致绝缘油渗入石墨内部并碳化，从而导致无法回收靶盘基体，致使生产成本增加。

10、第四点：石墨的力学性能较弱、抗弯强度和抗压强度较低、硬度不足、耐磨性差，易在机加工，超声清洗，或真空热处理时由于多孔结构的特性而掉落微小的石墨颗粒，这些剥落的颗粒，一旦随零部件进入管芯，很可能影响轴承的正常运行。

11、此外，现有一些专利文献所公开的相关技术也存在问题缺点：

12、第一，现有专利（ep4006949a1）公开了一种透射型靶，其说明书第[0095]段描述到：用作金刚石同素异形体的典型材料是石墨、石墨烯和仅由sp2键构成的玻璃碳。这些材料可用于形成含碳区域45。也就是说，在现有专利（ep4006949a1）中，“玻璃碳”可以替换“石墨”，只要具有“散热”的技术效果即可。参见其图4a、图4b，含碳区域45位于靶层42和金刚石基板46之间，含碳区域45的散热效果也受到限制。

13、第二，现有专利（cn107068524a）公开了一种用于x射线生成的设备及其制作方法，其说明书第[0030]段:这类材料可以并不局限于用作x射线发射材料，可用于表面发射率增强。然而，再参见其说明书第[0029]段以及图4：在一个实施例中，层92是钨，层93是铼，以及层94是钨和铼的合金，其仅仅介绍了如何在靶盘的靶面层上施加该x射线发射材料。这种提高表面发射率的结构形式也是常见的、效果一般的技术。

14、第三，现有文献（《高比强玻璃碳基高温复合隔热屏材料制备及性能研究》，南京航空航天大学，唐开塬）中相应地公开：玻璃碳基体外部致密壳层是通过先驱体浸渍热解法（pip）制成的。其先驱体的固体含量为78%至85%（参见该现有文献的第20页第3段）。其推测玻璃碳的转变与e阶段紧密相关，e阶段温度是500℃至600℃（参见该现有文献的第26页第2段）。进一步，该现有文献没有提及如何在阳极上设置“玻璃碳层”。

15、第四，现有专利（cn103370764a）公开了一种具有耐熔中间层和vps焦点轨迹的阳极盘元件，该阳极盘元件的散热效果仍然不佳。

16、因此，亟需一种新的x射线管，能够在解决阳极的散热问题的同时，降低吸附气体杂物的问题。

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x射线管及阳极回收方法，能够显著减轻阳极外露表面对气体和有机溶剂的吸附，避免在管壳内发生打火问题，通过热辐射增强层与保护过渡层的双层结构避免出现热辐射增强层的开裂现象，并且提高阳极的散热效果。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种x射线管，包括：

3、管壳，管壳的管腔形成真空环境；

4、阴极绝缘端封组件，阴极绝缘端封组件设置于管壳上；

5、阴极组件，阴极组件设置于阴极绝缘端封组件上并且位于所述管腔中；

6、阳极绝缘端封组件，阳极绝缘端封组件设置于管壳上；

7、阳极位于所述管腔中，阳极包括阳极柄、靶盘基体、散热致密体、保护过渡层和热辐射增强层，阳极柄设置于阳极绝缘端封组件上；靶盘基体的背面为靶盘基体背向阴极组件的一面，所述散热致密体设置于靶盘基体的背面，散热致密体由石墨材料层和玻碳材料层构成，石墨材料层与靶盘基体的背面接触连接，玻碳材料层设置于石墨材料层的外侧表面；所述保护过渡层设置于玻碳材料层的外侧表面，所述热辐射增强层设置于保护过渡层的外侧表面。

8、优选地，所述x射线管还包括轴承组件，轴承组件设置于阳极绝缘端封组件；所述阳极为旋转型结构，阳极的阳极柄通过轴承组件绕自身轴线可转动地设置于阳极绝缘端封组件。

9、优选地，所述散热致密体的石墨材料层焊接连接于所述靶盘基体的背面。

10、优选地，所述石墨材料层真空钎焊连接至所述靶盘基体的背面。

11、优选地，所述石墨材料层未接触连接靶盘基体的外侧表面被玻碳材料层完全包覆，并且只有玻碳材料层外露于管腔的真空环境中。

12、优选地，所述玻碳材料层通过浸渍工艺或裂解工艺形成于所述石墨材料层；

13、所述浸渍工艺为：s11，制作一个阳极散热体，阳极散热体的形成材料为石墨材料，阳极散热体的局部外表面被遮蔽；s12，将阳极散热体浸没于浸渍工艺的原料中，浸渍工艺的原料为玻碳可溶性化合物溶液，浸渍工艺的原料浓度选自20%至70%，浸渍工艺的温度选自200℃至450℃，在阳极散热体的未遮蔽表面形成所述玻碳材料层，阳极散热体除玻碳材料层之外的剩余结构为石墨材料层；

14、所述裂解工艺为：s21，制作一个阳极散热体，阳极散热体的形成材料为石墨材料，阳极散热体的局部外表面被遮蔽；s22，将阳极散热体浸没于裂变原料液体中，在阳极散热体的未遮蔽表面形成裂变原料层，先对裂变原料层加热处理，再对裂变原料层碳化处理，以形成所述玻碳材料层；所述加热处理的工艺温度选自250℃至450℃，所述碳化处理的工艺温度选自300℃至500℃，所述碳化处理的碳元素环境浓度选自30%至60%，在阳极散热体的未遮蔽表面形成所述玻碳材料层，阳极散热体除玻碳材料层之外的剩余结构为石墨材料层。

15、优选地，所述保护过渡层的热膨胀系数等于小于所述热辐射增强层的热膨胀系数，两个热膨胀系数之间的比值为0.8-1。

16、优选地，所述热辐射增强层的材料的热辐射发射率大于等于0.7。

17、优选地，所述保护过渡层的材料包括过渡主体材料和过渡掺杂金属，过渡主体材料为金属碳化物，金属碳化物的金属元素选自ⅳb、ⅴb族金属中的至少一种，所述过渡掺杂金属的金属元素选自ⅳb、ⅴb族金属中的至少一种。

18、优选地，所述热辐射增强层的材料包括增强主体材料和增强掺杂金属，增强主体材料选自金属氧化物、金属氮化物以及金属碳化物中的至少一种，金属氧化物的金属元素选自ⅳb、ⅴb、ⅵb族金属中的至少一种，金属氮化物的金属元素选自ⅳb、ⅴb、ⅵb族金属中的至少一种，金属碳化物中的金属元素选自ⅳb、ⅴb、ⅵb族金属中的至少一种，所述增强掺杂金属的金属元素选自ⅳb、ⅴb、ⅵb族金属中的至少一种。

19、优选地，所述保护过渡层和所述热辐射增强层预先连接形成双层膜结构，再设置于散热致密体的外侧表面。

20、本发明还提供一种阳极回收方法，用于处理所述x射线管，包括以下步骤：

21、在阳极的散热致密体外侧表面，依次或同时去除热辐射增强层和保护过渡层；

22、在阳极的散热致密体中，去除玻碳材料层；

23、在所述阳极的剩余部分中，回收所述靶盘基体和石墨材料层。

24、如上所述，本发明的x射线管及阳极回收方法，具有以下有益效果：

25、上述x射线管的主要创新点在于阳极的结构设计：本发明的阳极的结构设计适用于x射线管的应用场景，主要利用散热致密体的致密性以及热辐射增强层的增强散热性，显著减轻阳极对气体和有机溶剂的吸附，并且提升阳极的散热性能。第一点：散热致密体的外侧表面的孔隙率非常低，显著减轻对气体和有机溶剂的吸附，此外不需要特殊的表面处理就可以避免前处理过程中的剥落，以及热的绝缘油不易渗入高温的散热致密体的内部，也不会与之反应。还有一个比较重要的技术效果：由于散热致密体的外侧表面难以附着有机分子，从而使散热致密体在使用时不会产生游离的元素，避免在管壳内发生打火问题。第二点，由于散热致密体自身的致密性或多或少会影响阳极的散热效果，热辐射增强层通过保护过渡层设置于散热致密体的部分表面上，使散热致密体的热辐射效率更高，进而提高散热致密体的散热效果，从而提高阳极的整体散热效果。之所以在散热致密体和热辐射增强层之间设置一个保护过渡层，是因为热辐射增强层与散热致密体的热膨胀系数不相等，可能会由于热胀冷缩等因素导致热辐射增强层的开裂，进而影响防渗功能以及影响热辐射效率。需要特别指出的是，所述保护过渡层的形成厚度不应当过高，过高则会影响散热致密体的耗散热量性能；所述形成厚度不应当过低，过低则会导致保护过渡层不足，影响防渗功能以及影响热辐射效率。因此，本发明的x射线管能够显著减轻阳极外露表面对气体和有机溶剂的吸附，避免在管壳内发生打火问题，通过热辐射增强层与保护过渡层的双层结构避免出现热辐射增强层的开裂现象，并且提高阳极的整体散热效果。