本發(fā)明涉及x射線管技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,具體涉及一種提升x射線管散熱性能的管芯組件以及管殼制造方法。
背景技術(shù):
1、x射線管熱陰極產(chǎn)生自由電子,在高壓作用下,電子獲得120-160kv能量并轟擊陽(yáng)極靶盤(pán)產(chǎn)生x射線,其中99%能量轉(zhuǎn)化為熱能,只有1%轉(zhuǎn)化為x射線進(jìn)行向窗口進(jìn)行輻射。在x射線管實(shí)際工作過(guò)程中,發(fā)射流強(qiáng)通常在百毫安量級(jí),對(duì)應(yīng)的熱功率為幾十千瓦。
2、傳統(tǒng)x射線管采用輻射換熱的方法,實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極靶盤(pán)熱量和管殼熱量之間的熱交換。對(duì)于玻璃管殼的x射線管,玻璃的熱輻射系數(shù)在0.9左右,無(wú)需進(jìn)行特別的工藝處理即可實(shí)現(xiàn)高效輻射換熱,但玻璃殼的缺點(diǎn)是不具備剛性,易碎裂。對(duì)現(xiàn)在主流的金屬管殼,其通常為不銹鋼材料,具有良好的機(jī)械性能,但金屬的熱輻射系數(shù)只有0.01-0.1,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效的熱交換。為此,對(duì)管殼通常進(jìn)行黑化處理,以提高其輻射換熱系數(shù)。
3、傳統(tǒng)的x射線管黑化涂層是氮化鋁或者fe304,輻射系數(shù)可以提升至0.85-0.9,和玻璃管殼接近。但實(shí)踐表明,由于x射線管工作過(guò)程中管殼的溫度達(dá)到200-400℃,管殼表面的黑化層存在脫落的現(xiàn)象,這會(huì)引起x射線管內(nèi)部打火,ct整機(jī)被迫停機(jī),嚴(yán)重影響了其使用效率。
4、現(xiàn)有技術(shù)中,專利名稱為“一種提高熱輻射系數(shù)的fe304涂層的制備方法及應(yīng)用”,專利號(hào)為zl111153440a提出了一種雙層涂層,表層是fe304,里層是fe304-tio2復(fù)合材料,通過(guò)共沉淀、改性、混合等方法得到fe304-tio2混合粉,再電子束物理氣相沉積方法在管殼表面鍍10μm的fe304-tio2涂層,經(jīng)過(guò)固化后在外部磁場(chǎng)作用下得到厚度1mm的fe304表涂層。上述復(fù)雜的工藝后實(shí)現(xiàn)了雙層涂層鍍?cè)诠軞?nèi)表面以避免涂層脫落的問(wèn)題,其輻射系數(shù)標(biāo)稱值0.94-0.95。
5、現(xiàn)有的采用噴涂方法對(duì)x射線管金屬管殼內(nèi)部進(jìn)行黑化,能顯著增強(qiáng)輻射換熱系數(shù),但也給x射線管的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)隱患。實(shí)踐表明,報(bào)廢的管芯中,有相當(dāng)比例是由于管殼表面黑化層脫落引起的打火。由于涂層涉及pvd鍍膜工藝,鍍膜過(guò)程中的溫度、真空度、電壓、膜厚度以及靶的大小等參數(shù)均會(huì)影響鍍膜質(zhì)量,給管芯引入了潛在打火的風(fēng)險(xiǎn)。
6、由于x射線管在高溫、高壓、高真空、10g及以上離心載荷和電離輻射環(huán)境下運(yùn)行,大多數(shù)鍍膜廠家沒(méi)有這類專用設(shè)備的鍍膜經(jīng)驗(yàn),摸索鍍膜參數(shù)也是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程,并且各種管殼尺寸的不同,鍍膜環(huán)境的不同,其參數(shù)也需要調(diào)整,這也給產(chǎn)品的穩(wěn)定性帶來(lái)了隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,通過(guò)在金屬管殼內(nèi)壁釬焊散熱條,再進(jìn)行管殼內(nèi)壁表面粗糙化處理,提升x射線管散熱性能,另由于沒(méi)有引入涂層物質(zhì),從根本上避免了涂層脫落引起的管芯內(nèi)部打火問(wèn)題,并且工藝步驟比鍍膜過(guò)程更易控制,提高了x射線管運(yùn)行的穩(wěn)定性。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,包括陰極組件、連接于所述陰極組件的殼體組件以及位于所述殼體組件內(nèi)并沿著殼體組件軸向旋轉(zhuǎn)的陽(yáng)極組件,所述殼體組件包括管殼,所述管殼內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)散熱條,多個(gè)所述散熱條將所述陽(yáng)極組件圍合在管殼中間;
3、所述陰極組件對(duì)陽(yáng)極組件發(fā)射電子束時(shí),通過(guò)管殼以及散熱條對(duì)殼體組件內(nèi)部散熱。
4、進(jìn)一步的,所述散熱條的橫截面為正半圓或橢圓結(jié)構(gòu)。
5、進(jìn)一步的,所述散熱條的輻射散熱角為177°。
6、進(jìn)一步的,所述散熱條沿著管殼的軸向曲面整列焊接于所述管殼內(nèi)壁。
7、進(jìn)一步的,所述散熱條靠近管殼內(nèi)壁的背部設(shè)有焊接槽,所述焊接槽內(nèi)設(shè)有焊料,通過(guò)所述焊料將所述散熱條與管殼內(nèi)壁焊接。
8、進(jìn)一步的,所述散熱條設(shè)有24個(gè)。
9、進(jìn)一步的,相鄰所述散熱條之間的夾角為15°。
10、一種管殼制造方法,包括以下步驟:
11、步驟1、選擇與管殼高度相匹配的散熱條長(zhǎng)度;
12、步驟2、使用銑刀在散熱條背部的長(zhǎng)度方向銑出焊接槽,所述焊接槽的寬、高分別為1mm*1mm或0.5mm*0.5mm,所述焊接槽的長(zhǎng)度等于所述散熱條的長(zhǎng)度;
13、所述散熱條的貼合曲面與管殼的內(nèi)壁曲面相同;
14、步驟3、將焊料放置于焊接槽內(nèi)并用工裝固定;
15、步驟4、將管殼放入真空爐或氫爐中,加熱至800-1200℃,使焊料融化,利用毛細(xì)效應(yīng),焊料均勻鋪展在散熱條和管殼內(nèi)壁的縫隙中;
16、步驟5、待冷卻后,對(duì)管殼內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化處理。
17、進(jìn)一步的,步驟1中,所述管殼和散熱條為無(wú)氧銅或彌散銅材料制成,使得管殼和散熱條的熱膨脹相同。
18、進(jìn)一步的,步驟5中,粗糙化采用了噴砂工藝或激光照射工藝。
19、本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
20、1、散熱條采用曲面陣列配合表面粗糙化對(duì)x射線管金屬管殼進(jìn)行處理,提升x射線管的散熱效率,并且從根本上解決了涂層脫落的問(wèn)題,極大提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。
21、2、散熱條的截面為正半圓或橢圓結(jié)構(gòu),利用輻射角的作用,在靶盤(pán)和管殼進(jìn)行熱交換時(shí),實(shí)現(xiàn)多次反射疊加,配合表面粗糙化工藝,其散熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)的涂覆fe304工藝,模擬表明陽(yáng)極靶盤(pán)的最高溫度下降了10%-15%。
22、3、采用釬焊曲面陣列代替?zhèn)鹘y(tǒng)的噴涂工藝,成本大幅度降低,并且減少了涂層脫落引起管芯打火的風(fēng)險(xiǎn)。
23、上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段,并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施,以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
1.一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,包括陰極組件、連接于所述陰極組件的殼體組件以及位于所述殼體組件內(nèi)并沿著殼體組件軸向旋轉(zhuǎn)的陽(yáng)極組件,其特征在于,所述殼體組件包括管殼,所述管殼內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)散熱條,多個(gè)所述散熱條將所述陽(yáng)極組件圍合在管殼中間;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,其特征在于,所述散熱條的橫截面為正半圓或橢圓結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,其特征在于,所述散熱條的輻射散熱角為177°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,其特征在于,所述散熱條沿著管殼的軸向曲面整列焊接于所述管殼內(nèi)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,其特征在于,所述散熱條靠近管殼內(nèi)壁的背部設(shè)有焊接槽,所述焊接槽內(nèi)設(shè)有焊料,通過(guò)所述焊料將所述散熱條與管殼內(nèi)壁焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,其特征在于,所述散熱條設(shè)有24個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,其特征在于,相鄰所述散熱條之間的夾角為15°。
8.一種管殼制造方法,采用了權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種提升x射線管散熱性能的管芯組件,其特征在于,包括以下步驟:
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管殼制造方法,其特征在于,步驟1中,所述管殼和散熱條為無(wú)氧銅或彌散銅材料制成,使得管殼和散熱條的熱膨脹相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的管殼制造方法,其特征在于,步驟5中,粗糙化采用了噴砂工藝或激光照射工藝。