具有線性的主延伸方向的陽極的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極（10），該陽極具有陽極體（20）和焦軌層（30），該焦軌層在陽極體（20）的焦軌層貼附區(qū)段（22）上和陽極體（20）材料配合地連接，其特征在于，在陽極體（20）的內(nèi)部設(shè)置了至少一個冷卻通道（40）用以冷卻陽極體（20）和焦軌層（30），并且至少焦軌層貼附區(qū)段（22）由具有至少一種基質(zhì)的材料構(gòu)成，該基質(zhì)由具有高熔點的金屬構(gòu)成，焦軌層貼附區(qū)段（22）延伸至冷卻通道（40）。
【專利說明】具有線性的主延伸方向的陽極
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極以及用于制造具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]原則上已知多種用于X射線裝置的陽極。這些陽極用于和陰極相互作用通過電子轟擊而放射X射線。對此，已知的陽極和陰極相互作用例如用于計算機X光斷層攝影或行李X射線設(shè)備。這種X射線裝置的已知的陽極通常設(shè)計成具有焦斑的固定陽極或具有焦軌的旋轉(zhuǎn)陽極。固定陽極用作固定的部件，以電子束轟擊該部件，然后該部件發(fā)射出所希望的X射線。在旋轉(zhuǎn)陽極上設(shè)置了焦軌層，該焦軌層能夠旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在圓盤上。通過圓盤的旋轉(zhuǎn)，始終僅有一部分焦軌層受到電子束的轟擊，因此，焦軌層的其余部分可以受到冷卻。
[0003]已知的、用于X射線裝置的陽極的不利之處在于，當需要在高能量的情況下得到高的分辨率時，該陽極必須具有相對復雜的結(jié)構(gòu)。那么就需要固定陽極或者旋轉(zhuǎn)陽極，其中這種旋轉(zhuǎn)陽極除了旋轉(zhuǎn)以外還需要能夠在一定的區(qū)域中機械運動。特別是在計算機X光斷層攝影時需要以立體形狀記錄X射線圖像，所以不僅旋轉(zhuǎn)陽極本身要旋轉(zhuǎn)運動，而且此外整個X射線裝置也必須能夠運動。對此所必需的、需要用于相對運動的機械部件不僅在運轉(zhuǎn)時噪聲很大，而且還容易發(fā)生故障。
[0004]已經(jīng)設(shè)有作為X射線裝置的陽極，對這些陽極使用所謂的線性延伸部。這樣能夠減少機械運動的部件。然而在具有線性延伸部的情況下，已知的陽極還具有不利之處，這種陽極獲得非常短的焦軌或者說僅獲得短的焦軌區(qū)段。另外，在獲得較長焦軌時會使焦軌層到陽極的連接發(fā)生彎曲或斷裂的風險。特別是在計算機X光斷層攝影以及行李掃描中所預(yù)期的操作溫度高達3000°時彎曲或斷裂的風險很大。因此在這種情況下，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)較小的機械復雜性，但是需要大量的、短的焦軌區(qū)段。除了增加焦軌的多個單個區(qū)段的生產(chǎn)復雜性以外，以這種方式還會產(chǎn)生單個焦軌區(qū)段發(fā)生重疊的問題，原則上這些焦軌區(qū)段與焦軌光斑的任意定位相沖突。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，至少部分地消除已知陽極的上述缺點。本發(fā)明的目的特別是提供一種具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極以及這種陽極的制造方法，借助該陽極能夠在具有高的機械穩(wěn)定性的同時實現(xiàn)長焦軌。特別是能夠以低成本且簡單的方式來實現(xiàn)該目的。
[0006]通過具有線性的主延伸方向的、獨立權(quán)利要求1的特征的陽極以及通過具有獨立權(quán)利要求15的特征的陽極制造方法從而實現(xiàn)了上述目的。本發(fā)明的其它特征和細節(jié)由從屬權(quán)利要求、說明書和附圖給出。這里，關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的陽極所描述的特征和細節(jié)也適用于關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的方法，反之亦然，因此對單個發(fā)明思想的公開內(nèi)容始終能夠相互聯(lián)系。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的、具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極具有陽極體和焦軌層，該焦軌層在陽極體的焦軌層貼附區(qū)段上和陽極體材料配合地相連。根據(jù)本發(fā)明，也可以將這種陽極稱為具有線性的主延伸方向的X射線陽極。根據(jù)本發(fā)明的陽極的特征在于，在陽極體的內(nèi)部設(shè)置了至少一個冷卻通道用以冷卻陽極體和焦軌層并且至少使焦軌層貼附區(qū)段由具有至少一個基質(zhì)的材料構(gòu)成，該基質(zhì)由具有高熔點的金屬構(gòu)成。此外，在根據(jù)本發(fā)明的陽極中還設(shè)有，焦軌層貼附區(qū)段延伸至冷卻通道。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中，線性的主延伸方向可以理解為沿著直線或曲線運行的延伸方向。換句話說就是陽極能夠例如大體上形成為條狀，其中，該條塊具有方形的外形。這樣的長方體，即至少在其走向的一部分上具有曲率的長方體在本發(fā)明的范疇中也是具有線性的主延伸方向的陽極。陽極對此特別是靜止陽極，該陽極設(shè)計成不能夠旋轉(zhuǎn)但是可能能夠移動的。該靜止陽極明確地不同于已知的旋轉(zhuǎn)陽極。該靜止陽極也不同于具有焦斑的純靜止陽極，因為在該陽極上設(shè)有焦軌層，該焦軌層提供大量的焦點。這種陽極例如能夠和大量的陰極一起使用，例如可以由所謂的碳納米管(CNT)提供這些陰極。特別是在小范圍中提供了陽極的、這種能夠移動的設(shè)計，因此可以通過這種移動性產(chǎn)生陽極的、小的調(diào)整位移或角度變化。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中以各種方式實現(xiàn)了材料結(jié)合。原則上能夠直接和焦軌層貼附區(qū)段材料配合地設(shè)置焦軌層。這例如可以通過熔化和熔合焦軌層來實現(xiàn)。當然也能夠使一個或多個層實現(xiàn)所希望的材料結(jié)合。例如焊接連接提供了一個或多個這樣的層作為材料連接。如果有多于一層用于材料連接，那么使每一層和相鄰的層以及和焦軌層和/或焦軌層貼附區(qū)段相互保持材料配合的連接是重要的。因此在這種情況下產(chǎn)生材料級聯(lián)連接。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中焦軌層特別是能夠設(shè)計成單一的焦軌層。對此，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選以未經(jīng)分割的方式形成焦軌層，從而能夠制造大體上任意長的焦軌層。和在已知的、具有線性的主延伸方向的陽極中所出現(xiàn)的問題不同，在這里原則上對焦軌層的長度沒有限制。這是通過使用由具有高熔點的金屬構(gòu)成的基質(zhì)作為焦軌層貼附區(qū)段的材料而實現(xiàn)的。這樣使得焦軌層貼附區(qū)段的高熔點伴隨有焦軌層本身的高熔點。因為材料的高熔點也伴隨有低的熱膨脹，即有低的熱膨脹系數(shù)，所以通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，焦軌層貼附區(qū)段的熱膨脹系數(shù)和焦軌層的熱膨脹系數(shù)近似。換句話說，這兩個熱膨脹系數(shù)僅有微小的差別，特別是以百分比計算時。
[0011]在這里使用根據(jù)本發(fā)明形成的陽極時，焦軌層通過電子轟擊而受到加熱。這種加熱效果使得通過向下散熱而位于焦軌層下面的焦軌層貼附區(qū)段也受到加熱。隨著這種加熱效果實現(xiàn)了焦軌層以及焦軌層貼附區(qū)段的熱膨脹。然而依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，各個熱膨脹彼此近似并且相差不多。
[0012]通過使具有至少一種由具有高熔點的金屬的材料用于焦軌層貼附區(qū)段提供了一種陽極，該陽極的、焦軌層和焦軌層貼附區(qū)段之間的熱膨脹差異僅非常小。由于這種小的熱膨脹差異也降低了隨之產(chǎn)生的結(jié)合應(yīng)力。因為這樣的結(jié)合應(yīng)力可以看作是陽極彎曲和焦軌層與焦軌層貼附區(qū)段之間的連接區(qū)域斷裂的原因之一，所以通過本發(fā)明降低了這種風險并將其降至最低。由于降低了斷裂和彎曲的風險能夠在根據(jù)本發(fā)明的陽極中實現(xiàn)焦軌層明顯較長的延伸長度。相比于已知的陽極，在根據(jù)本發(fā)明的陽極中還能夠?qū)崿F(xiàn)一米長甚至幾米長的單個焦軌層。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中，焦軌層的材料和焦軌層貼附區(qū)段的材料之間的熱膨脹差異小于5X 10_61/K，特別是小于2X 10_61/K。這種特別小的熱膨脹差異使得通過焦軌層和焦軌層貼附區(qū)段之間的材料配合連接而產(chǎn)生的結(jié)合應(yīng)力特別小。
[0014]焦軌的材料例如可以至少主要包括鑰和鎢。該材料特別是鎢合金。例如可以理解為具有超過50重量百分比的鎢的合金。這種合金的另一個成分例如可以是錸。
[0015]在本發(fā)明中可以將術(shù)語“具有高熔點的金屬”理解為一種熔點高于2000°C的金屬。用于焦軌層和焦軌層貼附區(qū)段(特別是該體積區(qū)段的至少一個基質(zhì))的材料優(yōu)選是重結(jié)晶材料。
[0016]在本發(fā)明中，冷卻通道是簡單的鉆孔或者也可以是復雜的結(jié)構(gòu)。這樣例如能夠由單獨的壁限定冷卻通道，該壁緊靠在陽極體上。也可能由其它的材料(例如可能是銅或鋼)制成形成壁的這種管。當然由和陽極體、特別是焦軌層貼附區(qū)段的材料相同的材料制成這種管也是可以的。這些壁和陽極體和/或焦軌層貼附區(qū)段一體式成型時是有利的。
[0017]還可以繼續(xù)擴展根據(jù)本發(fā)明的陽極，使陽極體形成為整體。整體的構(gòu)造是指由單一的坯料進行制造。對此，可以實現(xiàn)特別緊湊的制造以及特別是在冷卻通道方面實現(xiàn)特別密封的制造。此外，不需要進行陽極體的單個部件的額外連接步驟。這表示焦軌層貼附區(qū)段是陽極體的整體性組成部分。對此，盡管設(shè)計形式的整體性，但是相比于陽極體的其它部分，焦軌層貼附區(qū)段具有不同的材料設(shè)置。
[0018]在由多個部分構(gòu)成的陽極體中，具有焦軌層貼附區(qū)段以及含有冷卻通道的部分是一個整體部分。除了在單個生產(chǎn)步驟和可能產(chǎn)生的切削加工方面具有非常低的生產(chǎn)復雜性以外，可以以這種方式制造產(chǎn)生特別低的結(jié)合應(yīng)力的復合結(jié)構(gòu)。通過整體式構(gòu)造還可以省去對所需單個部件之間可能出現(xiàn)的連接形式的品質(zhì)檢驗。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中由相同的材料構(gòu)成焦軌層貼附區(qū)段和焦軌層是有利的。對焦軌層貼附區(qū)段和焦軌層使用相同材料的優(yōu)勢在于，使兩種材料的熱膨脹系數(shù)沒有或基本沒有差異。因此這兩個彼此鄰接并且材料配合地連接在一起的部件在熱膨脹方面沒有差異。因此這兩個部件之間可能出現(xiàn)的結(jié)合應(yīng)力僅是由于可能的溫度差異，然而，這種溫度差異所產(chǎn)生的結(jié)合應(yīng)力遠遠小于在由于不同材料而具有不同的熱膨脹系數(shù)條件下所產(chǎn)生的結(jié)合應(yīng)力。此外，溫度在不同部件上大體上連續(xù)地分布。以這種方式避免了單個部件之間的溫度拐點和膨脹的跳躍點。這種實施方式能夠稱為一種特別有利、特別理想的狀態(tài)。
[0020]另一個優(yōu)勢是在根據(jù)本發(fā)明的陽極中陽極體大體上由單一的材料、即焦軌層貼附區(qū)段的材料構(gòu)成。換句話說，這里在本實施方式中要求陽極體的整體式實施方式以及陽極體的材料一致性的實施方式。這進一步簡化了制造工藝，因為整個陽極體能夠由單一的坯料制成?？梢砸越Y(jié)構(gòu)性的方式和/或以銑削和/或鉆孔這樣的切削加工的方式制造根據(jù)本發(fā)明的陽極、特別是陽極體。除了制造方面以外，在操作過程中也獲得了優(yōu)勢。因為材料一致性地形成了陽極體，因此在該陽極體的材料中不會有結(jié)合應(yīng)力。特別是在這里需要指出，盡管由單一的材料構(gòu)成，但是還是能夠由多個部分組成。和整體式的實施方式不同(在單一材料的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)整體式的實施方式)，陽極體的大量單個部件也能夠由單一材料制成，然后將這些部件材料配合地連接在一起。對此，例如通過焊接或釬焊單個部件從而將單個部件材料配合地連接起來。對此特別是另一些連接件、例如接頭或連接管筒優(yōu)選不能整體式地形成，但是它們是陽極體的一部分。它們也能夠由和焦軌層貼附區(qū)段相同的材料構(gòu)成。[0021]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中，焦軌層和陽極體整體式地形成同樣可能是有利的。例如焦軌層和陽極體的所有材料都是由鎢構(gòu)成或者具有鎢合金作為基質(zhì)。這樣的實施方式使得焦軌層和陽極體通過整體式的實施方式產(chǎn)生了所希望的材料連接，此外對所有部件優(yōu)選使用一種相同的材料。這樣除了進一步簡化了生產(chǎn)以外，還使得單個部件、即焦軌層貼附區(qū)段、陽極體的其余部分和焦軌層之間所出現(xiàn)的結(jié)合應(yīng)力實現(xiàn)了理想狀態(tài)。
[0022]另一個優(yōu)勢在于，在根據(jù)本發(fā)明的陽極中陽極體至少由兩部分構(gòu)成，其中各個部分沿著焦軌層的主延伸方向延伸并且相互材料配合地連接在一起。在這個變化方案中可以以特別低的成本制造彎曲的陽極，即沿著它的線性的主延伸方向按照曲線定向的陽極。例如可以制造兩個半殼，從兩個半殼分別相對的接觸面進行銑削以制造冷卻通道。為了使單個的陽極體部件相互連接在一起，單個部件相互之間實現(xiàn)了對準的可行性。優(yōu)選通過材料配合的方法進行連接，例如通過焊接或釬焊操作。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中由陽極體的至少兩個部分構(gòu)成冷卻通道同樣是有利的。以這種方式實現(xiàn)了自由的通道的幾何形狀。根據(jù)本實施方式特別是通道在陽極體內(nèi)部的明確位置以及冷卻通道的走向和冷卻通道橫截面可能的變體能夠通過在制造冷卻通道的過程中對銑削過程的相應(yīng)控制而實現(xiàn)。
[0024]另一個優(yōu)勢是在根據(jù)本發(fā)明的陽極中在陽極體中將冷卻通道形成為真空密封的。在這樣的實施方式中可以說冷卻通道是直接形成的。不需要進一步例如通過單獨的套管或管筒進行密封。因此不需要為了制造真空密封性而進行再加工。在本發(fā)明中，根據(jù)“真空密封”需要引入根據(jù)DIN EN13185的測量方法以及A組的測量工藝具有小于或等于lX10_8mbar/s的氦泄漏率的冷卻通道。以這種方式可以低成本且直接地形成冷卻通道，從而引導冷卻液。為了以所希望的方式將冷卻劑導入冷卻通道中以及再次從冷卻通道中排出，當然可以額外地再設(shè)置連接途徑，例如設(shè)置連接管筒。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中使陽極體至少在焦軌層貼附區(qū)段的區(qū)域中具有調(diào)整呈銳角的側(cè)面，焦軌層至少部分地設(shè)置在該側(cè)面上，那么同樣是有利的。對此這種呈銳角的設(shè)置在X射線設(shè)備中實現(xiàn)了更好的配置。特別是以這種方式能夠自由選擇X射線裝置中的連接，因為由于側(cè)面呈銳角的設(shè)置而實現(xiàn)了焦軌層的定位。對此優(yōu)選這樣確定該銳角，即在陽極設(shè)置在X射線裝置中時X射線以最大強度朝向所希望的方向射出。特別是從焦軌層開始在7至15°的范圍中是這種情況。
[0026]進一步的優(yōu)勢在于，在根據(jù)本發(fā)明的陽極中焦軌層貼附區(qū)段由下面所述的材料的其中一種構(gòu)成:
[0027]-鎢，
[0028]-鑰，
[0029]-具有大于50重量百分比的鎢的鎢合金，
[0030]-具有大于50重量百分比的鑰的鑰合金，
[0031]-具有大于50重量百分比的鎢的、基于鎢的復合材料，
[0032]-具有大于50重量百分比的鑰的、基于鑰的復合材料。
[0033]以鎢為基或以鑰為基而形成的復合材料特別是可以理解為具有其它金屬的復合材料。對此所述的其它金屬例如可以是具有高的熱傳導性的金屬，例如銅。換句話說，利用鎢基質(zhì)或鑰基質(zhì)或者具有高熔點的、作為基質(zhì)的其它類型金屬中的間隙來填充其它金屬。也就是說可以以這種方式形成導熱通道，該導熱通道實現(xiàn)了從焦軌層到冷卻通道的、經(jīng)改進的散熱效果。然而，正如在本發(fā)明的引言部分所述，由具有高熔點的金屬構(gòu)成的基質(zhì)的優(yōu)點還在于，實現(xiàn)了較小的彎曲度以及降低了在焦軌層貼附區(qū)段和焦軌層之間的材料配合連接發(fā)生斷裂的風險。在復合材料中的間隙大小對此優(yōu)選在2和IOOym之間，特別是2和50 μ m之間。這樣的間隙大小目的是能夠通過適當嵌入金屬而充分散熱，并在考慮到熔點以及熱膨脹系數(shù)的同時實現(xiàn)所需的耐熱性能。
[0034]進一步有利的是，在根據(jù)本發(fā)明的陽極中，為了制造焦軌層和焦軌層貼附區(qū)段之間的材料配合連接而設(shè)置最多一層中間層。該中間層材料配合地和焦軌層以及焦軌層貼附區(qū)段相連接。材料配合的、所連接的中間層例如是焊料。該焊料可以通過焊接方法建立到焦軌層和到焦軌層貼附區(qū)段的材料連接。
[0035]由于具有最多一層的中間層，通過這個中間層可能產(chǎn)生的隔熱效果得到降低。這樣確保了盡管為材料配合的連接設(shè)置了中間層，但是能夠使通過電子轟擊所產(chǎn)生的熱盡可能快而且有效地從焦軌層散去。此外，由于僅需要加入單一的中間層所以降低了根據(jù)本發(fā)明的陽極的復雜性。因為使用具有高熔點的金屬至少作為焦軌層貼附區(qū)段的基質(zhì)，所以相對于在旋轉(zhuǎn)陽極中的高消耗來說這里不再需要一步一步地調(diào)整多個中間層的溫度。除了復雜性小以外，這里還節(jié)省了體積、重量和特別是制造過程中的時間消耗。
[0036]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中至少一個冷卻通道壁區(qū)段平行或大體上平行于焦軌層同樣是有利的。這就是說，冷卻通道壁區(qū)段至少逐段地沿著陽極的主延伸方向延伸。因此，至少該冷卻通道壁區(qū)段到焦軌層區(qū)段的間距在焦軌層的寬度和長度上基本上保持不變。這樣確保了在整個焦軌層上能夠基本上恒定地從焦軌層排出熱量。這樣避免了個別的熱點，從而確保焦軌層在使用過程中在整個焦軌層上實現(xiàn)了穩(wěn)定而基本上連續(xù)的老化。
[0037]對此應(yīng)當指出，冷卻通道能夠具有各種實施方式。特別是在冷卻通道的、自由的液流橫斷面方面，該冷卻通道需要適應(yīng)冷卻液的流體流動的必要性。為此，對于冷卻通道來說，圓的、半圓的、方的以及正方的或其它形狀的開口截面都是能夠考慮的。除了在冷卻通道內(nèi)部所需的流動情況以外，對此優(yōu)選還要考慮適合所要采用的生產(chǎn)工藝。
[0038]代替完全平行的通道設(shè)計，也可以使通道沿著焦軌層的長度以越來越小的間距延伸。因為冷卻通道內(nèi)部的冷卻液經(jīng)過冷卻通道的過程中吸收了熱量，因此在經(jīng)過冷卻通道的過程中降低了相對于焦軌層的熱量差異。為了使焦軌層仍然能夠獲得大體上恒定的冷卻以及大體上恒定的溫度，可以通過變化冷卻通道和焦軌層之間的間距使焦軌層通過不同強度的散熱效果達到大體上恒定的溫度。
[0039]另一個優(yōu)勢在于，在本發(fā)明中形成了陽極的冷卻通道以直接引導冷卻液。對此該冷卻液優(yōu)選是液體。因此該通道相應(yīng)地形成為密封的，特別是液體密封，因此不再需要額外的密封裝置。特別是能夠以這種方式省去內(nèi)置套管或內(nèi)置管筒。復雜性的降低使得在生產(chǎn)過程中以及材料的選擇過程中具有成本優(yōu)勢。此外，在本實施方式中避免了在對額外所需的密封裝置所額外需要的材料之間可能出現(xiàn)的結(jié)合應(yīng)力。因此冷卻通道壁已經(jīng)是陽極體的組成部分以及焦軌層貼附區(qū)段的組成部分。
[0040]在根據(jù)本發(fā)明的陽極中，焦軌層具有這樣的長度則是有利的，即該長度大于焦軌層寬度的兩倍。對此特別是長度在20至1500mm之間是有利的。因為盡管具有生產(chǎn)復雜性，但是根據(jù)本發(fā)明能夠制造特別大的陽極，所以特別是焦軌層具有大于一米的長度是有利的。
[0041]因此根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)有少量陽極能夠?qū)崿F(xiàn)特別大面積的區(qū)域用來監(jiān)控X射線以及產(chǎn)生X射線圖像。在需要以三維圖像成型法產(chǎn)生360°環(huán)繞的X射線圖像的計算機X光斷層攝影中，例如四個這種根據(jù)本發(fā)明的、具有曲率的陽極分別繞90°蓋住該計算機X光斷層攝影的、環(huán)繞的圓周就足夠了。由此使在單個陽極之間的接合處上所需的相交處以及重疊處最小化，從而能夠使陽極在實現(xiàn)低成本制造的同時實現(xiàn)了較高的分辨率。根據(jù)本發(fā)明的焦軌層的寬度例如為10至20mm。焦軌層長度優(yōu)選大于焦軌層寬度的兩倍，特別是大于五倍的寬度，優(yōu)選大于十倍的寬度。如果焦軌層長度是焦軌層寬度的100倍甚至150倍，那么就獲得了本發(fā)明的主要優(yōu)點。
[0042]本發(fā)明的另一個主體是用于制造具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極的方法，該方法具有下面的步驟:
[0043]?在陽極體中形成冷卻通道，
[0044].將焦軌層放置在陽極體的焦軌層貼附區(qū)段的側(cè)面上，該焦軌層貼附區(qū)段由具有至少一個基質(zhì)的材料構(gòu)成，該基質(zhì)由具有高熔點的金屬構(gòu)成，并且該焦軌層貼附區(qū)段延伸至冷卻通道，以及
[0045].至少將焦軌層材料配合地連接在焦軌層貼附區(qū)段上。
[0046]上述方法特別是適用于制造 根據(jù)本發(fā)明的陽極。在材料配合的連接之后或者在形成根據(jù)本發(fā)明的冷卻通道之前產(chǎn)生曲率，從而能夠借助根據(jù)本發(fā)明的方法獲得具有線性的主延伸方向的陽極，其中該主延伸方向沿著直線或沿著線形曲率變化延伸。然后例如通過材料配合的連接方法接合其它的連接件，或者在材料配合的連接至少焦軌層的過程中共同連接其它的連接件。這些連接件例如是用于冷卻液的連接管筒或用于陽極體中的開口的接頭。根據(jù)本發(fā)明的方法制造出根據(jù)本發(fā)明的陽極，因此通過根據(jù)本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)上述關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的陽極的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]下面根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明。這里所使用的術(shù)語“左”、“右”、“上”和“下”是對帶有普遍可讀性附圖標記的附圖的定向。其中:
[0048]圖1以示意性的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極的第一實施方式，
[0049]圖2a以示意性的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極的實施方式，
[0050]圖2b以示意性的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極的另一個實施方式，
[0051]圖3以示意性的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極的另一個實施方式，
[0052]圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的、在第一生產(chǎn)步驟中的陽極，
[0053]圖4b示出了根據(jù)圖4a的、根據(jù)本發(fā)明的、在第二生產(chǎn)步驟中的陽極，
[0054]圖4c示出了根據(jù)圖4a的、根據(jù)本發(fā)明的、在第三生產(chǎn)步驟中的陽極，
[0055]圖4d示出了根據(jù)圖4a的、根據(jù)本發(fā)明的、在第四生產(chǎn)步驟中的陽極，
[0056]圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的、在第一生產(chǎn)步驟中的陽極的另一個實施方式，
[0057]圖5b示出了根據(jù)圖5a的、在第二生產(chǎn)步驟中的陽極的實施方式，
[0058]圖5c示出了根據(jù)圖5a的、在第三生產(chǎn)步驟中的陽極的實施方式。
[0059]附圖標記說明[0060]10陽極
[0061]20陽極體
[0062]20a陽極體的第一部分
[0063]20b陽極體的第二部分
[0064]22焦軌層貼附區(qū)段
[0065]30焦軌層
[0066]40冷卻通道
[0067]50中間層
[0068]60接頭
【具體實施方式】
[0069]圖1以示意性的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極10的第一實施方式。這里能夠容易地看出，在該實施方式中陽極體20具有兩個部分20a和20b。對此，陽極體20的第一部分20a具有焦軌層貼附區(qū)段22。焦軌層30和該焦軌層貼附區(qū)段22材料配合地相連。在焦軌層30和焦軌層貼附區(qū)段22之間設(shè)有單一的中間層50。該單一的中間層50設(shè)計成釬焊層并且與焦軌層30和焦軌層貼附區(qū)段22材料配合地相連。
[0070]此外可以從圖1中看出，中間層50和焦軌層30凹在陽極體20中，特別是凹在陽極體20的第一部分20a中。因為焦軌層30處于非常高的電壓下，所以由于這種凹陷布置避免了在焦軌層30的邊緣上的電壓放電火花和電弧。
[0071]在圖1的實施方式中，在陽極體20的兩個部分20a和20b之間形成冷卻通道40。后面將根據(jù)圖2a、2b和2c詳細闡述這種構(gòu)造。此外，該冷卻通道40為了連接到外部的冷卻劑供應(yīng)裝置上而設(shè)有接頭60。該接頭60是嵌入式套筒，該套筒例如借助材料配合的連接工藝和陽極體20的兩個部分20a和20b中的至少一個或兩個相連。特別是同樣通過焊接工藝實現(xiàn)這種材料配合的連接。當然，接頭60也可以以其它的幾何形狀朝向其它方向凸出，例如從下面伸入到冷卻通道40中。在這種情況下特別是可以根據(jù)應(yīng)用情況專門進行定向，從而根據(jù)在裝入根據(jù)本發(fā)明的陽極10時所需空間來安置接頭60。
[0072]圖2a至2c示出了三種不同的、能夠?qū)㈥枠O體20裝配起來以形成冷卻通道40的變化方案。所有這些變化方案的共同點在于，正如圖1的實施方式所示，焦軌層30經(jīng)由單一的中間層50材料配合地和焦軌層貼附區(qū)段22相連。陽極體20在所有這三種變化方案中總是由多個部分構(gòu)成的，特別是由兩個部分、即第一部分20a和第二部分20b構(gòu)成。
[0073]圖2a中冷卻通道由陽極體20的兩個部分20a和20b構(gòu)成。在本實施方式中冷卻通道40具有圓形的液流橫斷面，因此在陽極體20的各部分20a和20b中分別形成半圓形的自由橫斷面。在本實施方式中，第一部分20a優(yōu)選完全由焦軌層貼附區(qū)段的材料、特別是鎢或鑰的合金制成。在冷卻通道下方閉合的、陽極體20的第二部分20b也能夠由成本較低的材料、例如優(yōu)質(zhì)鋼或銅制成。
[0074]此外圖2b示出了由兩個部分構(gòu)成的、陽極體20的實施方式。然而在這里僅在陽極體20的下面部分20b中形成冷卻通道40。這樣做的優(yōu)勢在于，僅需要在陽極體20的兩個部分20a和20b的其一中進行冷卻通道40的切削加工以及其它構(gòu)造方法。這降低了這種根據(jù)本發(fā)明的陽極10的加工深度。為了遮蓋冷卻通道40，將第一部分20a放置到第二部分20b上。如同在圖2a的實施方式中，陽極體20的兩個部分20a和20b彼此材料配合地、例如通過焊接工藝連接在一起。以這種方式將冷卻通道40設(shè)計成基本上完全真空密封的形式，因此該冷卻通道特別是能夠直接、即不需要進一步引入額外的管道作為壁用于輸送冷卻液。
[0075]圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極10的實施方式，在該實施方式中冷卻通道40具有半圓形的橫截面。在該實施方式中焦軌層貼附區(qū)段22和陽極體20的第一部分20a基本上相同。這里兩個部分20a和20b也是材料配合地相互連接在一起，從而實現(xiàn)了冷卻通道40的、真空密封的連接。在本實施方式中將至少作為焦軌層貼附區(qū)段22的基質(zhì)的具有高熔點的金屬在體積延展方面降至最低。因為例如可以對第二部分20b使用較低成本的材料，因此也降低了整個陽極10相應(yīng)所需的成本。
[0076]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的陽極10的另一個實施方式。該實施方式和圖1所示的實施方式的不同點在于，冷卻通道40不僅更狹長地構(gòu)成，而且相對于焦軌層30該冷卻通道更靠近焦軌層30。由于經(jīng)過接頭60到達冷卻通道40中的冷卻液在流經(jīng)冷卻通道40的過程中到待冷卻的焦軌層30的距離逐漸縮小直至最小。因此在冷卻通道40的起點有相對較差的散熱并且在冷卻通道的末端有較佳的散熱。因為冷卻液在經(jīng)過冷卻通道40的過程中受到加熱，所以由于這種構(gòu)造能夠?qū)崿F(xiàn)焦軌層30的恒定溫度或基本上恒定的溫度。
[0077]圖4a至4d以及5a至5c描述了根據(jù)本發(fā)明的陽極的兩個制造變化方案。在這兩種情況下，各個焦軌層30以及中間層50裝配在陽極體20的側(cè)面上。為了更清楚起見，這里沒有示出中間層50和焦軌層30處于凹陷部中的圖示，因此，為了避免所不希望的電弧，焦軌層30的邊緣和中間層50的邊緣在實際生產(chǎn)中是不可見的。
[0078]圖4a至4d示出了具有大體上整體式的實施方式的陽極體20的制造變化方案。陽極體20由一個條狀塊的高熔點金屬制成。在第一步驟中切削加工相應(yīng)的多個側(cè)面以及通過銑削將至少部分地構(gòu)成焦軌層貼附區(qū)段22的側(cè)面調(diào)整成銳角。如圖4b所示，在下一個步驟中例如通過采用鉆孔工藝形式的切削加工制造冷卻通道40。然后能夠?qū)⒑噶闲问降闹虚g層50以及將焦軌層30安置在焦軌層貼附區(qū)段22上，從而通過材料配合的連接工藝、例如焊接工藝以根據(jù)本發(fā)明的方式建立材料配合的連接。然后依據(jù)使用情況能夠額外地產(chǎn)生曲率。因此可以看出陽極體20的彎曲側(cè)面，從而得到經(jīng)彎曲的、焦軌層30和中間層50的實施方式。因此通過根據(jù)本發(fā)明的陽極10例如在計算機X光斷層攝影或行李掃描管中能夠使用X射線裝置的整個圖像。
[0079]圖5a至5c示出了一種采用由多個部分構(gòu)成的、陽極體20的實施方式來制造陽極10的變化方案。這里能夠單獨地預(yù)制陽極體20的各個部分20a和20b，因此能夠例如通過銑削作為切削加工在陽極體20的單個部分20a和20b中形成冷卻通道40。然后組裝單個部分，從而通過材料配合地連接部分20a和20b制造陽極體20。此外，在本變化方案中能夠特別簡單地將內(nèi)管引入冷卻通道40中，因為在將兩個部分20a和20b連接在一起之前只需放入該內(nèi)管。圖5c示出了最后步驟，在該步驟中如同圖4c 一樣裝上焦軌層30和中間層50并且構(gòu)成形狀配合的連接。
[0080]對單個實施方式的上述說明僅根據(jù)實施例闡述了本發(fā)明。當然，只要在技術(shù)上是有意義的，那么能夠?qū)蝹€實施方式的特征自由地相互結(jié)合，而不會背離本發(fā)明的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極(10)，所述陽極具有陽極體(20)和焦軌層(30)，所述焦軌層在所述陽極體(20)的焦軌層貼附區(qū)段(22)上和所述陽極體(20)材料配合地連接，其特征在于，在所述陽極體(20)的內(nèi)部設(shè)置了至少一個冷卻通道(40)以冷卻所述陽極體(20)和所述焦軌層(30)，并且至少所述焦軌層貼附區(qū)段(22)由具有至少一種基質(zhì)的材料構(gòu)成，所述基質(zhì)由具有高熔點的金屬構(gòu)成，所述焦軌層貼附區(qū)段(22)延伸至所述冷卻通道(40)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陽極(10)，其特征在于，所述陽極體(20)是整體式形成的。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述焦軌層(30)和所述焦軌層貼附區(qū)段(22)由同種材料構(gòu)成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述陽極體(20)基本上由單一的材料、即所述焦軌層貼附區(qū)段(22)的材料構(gòu)成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述焦軌層(30)和所述陽極體(20)是整體式形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述陽極體(20)至少由兩個部分構(gòu)成，其中單個部分(20a、20b)沿著所述焦軌層(30)的主延伸方向延伸并且相互材料配合地連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陽極(10)，其特征在于，由所述陽極體(20)的至少兩個部分(20a、20b)形成冷卻通道(40)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，在所述陽極體(20)中真空密封地形成所述冷卻通道(`40 )。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述陽極體(20)至少在所述焦軌層貼附區(qū)段(22)的區(qū)域中具有調(diào)整呈銳角的側(cè)面，所述焦軌層(30)至少部分地設(shè)置在所述側(cè)面上。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述焦軌層貼附區(qū)段(22)由下面所述的材料的其中一種構(gòu)成: ?鎢， ?鑰， ?具有大于50重量百分比的鎢的鎢合金， ?具有大于50重量百分比的鑰的鑰合金， ?具有大于50重量百分比的鎢的、基于鎢的復合材料， ?具有大于50重量百分比的鑰的、基于鑰的復合材料。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，為了制造所述焦軌層(30)和所述焦軌層貼附區(qū)段(22)之間的材料配合的連接而設(shè)置最多一層中間層(50)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述冷卻通道(40)的至少一個壁區(qū)段平行或大體上平行于所述焦軌層(30)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，為了直接引導冷卻液而形成所述冷卻通道(40 )。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的陽極(10)，其特征在于，所述焦軌層(30)具有這樣的長度，即所述長度大于所述焦軌層(30)的寬度的兩倍。
15.一種用于制造具有線性的主延伸方向的、用于X射線裝置的陽極(10)的方法，所述方法具有下面的步驟: ?在陽極體(20)中形成冷卻通道(40)， ?將焦軌層(30)放置在陽極體(20)的焦軌層貼附區(qū)段(22)的側(cè)面上，所述焦軌層貼附區(qū)段由具有至少一個基質(zhì)的材料構(gòu)成，所述基質(zhì)由具有高熔點的金屬構(gòu)成，并且所述焦軌層貼附區(qū)段延伸至所述冷卻通道(40)，以及 ?至少將 所述焦軌層(30)材料配合地連接在所述焦軌層貼附區(qū)段(22)上。
【文檔編號】H01J35/12GK103733297SQ201280038560
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月5日
【發(fā)明者】斯特凡·蓋爾佐斯科維茨, 漢斯·洛倫茨, 于爾根·沙特, 漢斯·瓦格納, 安德列亞斯·武赫爾芬尼希 申請人:普蘭西歐洲股份公司