[發(fā)明專利]X射線轉(zhuǎn)換靶

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310521465.7
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103578596A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何子鋒;楊永金;黃建鳴;李德明;張宇田;朱希愷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所
• 主分類號: G21K5/08
• 分類號: G21K5/08
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 朱水平;楊東明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種X射線轉(zhuǎn)換靶。

背景技術(shù)

源于X射線在穿透性上的優(yōu)勢，輻照工業(yè)對電子束轉(zhuǎn)X射線提出了迫切需要。若能將大功率的5～10MeV電子束轉(zhuǎn)換成X射線，其穿透能力和加工能力將可以與Co-60γ輻照源相比較。這樣使現(xiàn)有的加速器輻照裝置適用面更廣，并增強(qiáng)其運(yùn)行的靈活性，還可以直接替代一部分Co-60輻照裝置。

但電子束轉(zhuǎn)換成X射線的過程中電子束能量轉(zhuǎn)換成X射線能量的份額是比較少的，80%～90%以上的能量都將以熱的形式釋放。為保證轉(zhuǎn)換效率，轉(zhuǎn)換靶的厚度尺寸通常都是比較小的，而電子束的掃描面通常會(huì)有一定限制。因此，為了在一定的體積內(nèi)解決大功率X射線轉(zhuǎn)換的散熱問題，需要實(shí)現(xiàn)冷卻劑在靶體有限體積和厚度下高效的熱交換。

在中國發(fā)明專利申請說明書CN201310091694.X中公開了一種大功率輻照加速器X射線轉(zhuǎn)換靶，如圖1～3所示，該X射線轉(zhuǎn)換靶其包括靶體和靶體冷卻裝置，所述靶體包括鉭板3′和銅板4′，所述鉭板3′前表面用于接受電子束流并轉(zhuǎn)換為X射線，鉭板3′后表面與銅板4′前表面焊接為一體；所述靶體冷卻裝置包括兩根主冷卻管1′和多根支冷卻管2′，所述的多根支冷卻管2′平行排列，焊接在所述銅板4′后表面上，所述的兩根主冷卻管1′分別焊接在多根支冷卻管2′的兩端并與支冷卻管2′相連通，其中一根主冷卻管1′用于通入冷卻液，另一根用于輸出冷卻液。然而，該大功率輻照加速器X射線轉(zhuǎn)換靶存在以下技術(shù)問題：

（1）多根支冷卻管間隔設(shè)置在銅板的后表面，使得該銅板的同一橫截面上的厚度不均勻，導(dǎo)致較厚的位置處吸收較多的X射線，使得轉(zhuǎn)換靶在前向方向上產(chǎn)生X射線的份額有所損失，轉(zhuǎn)換效率降低；

（2）該靶橫截面質(zhì)量厚度較薄的位置處將會(huì)透射出電子束，使得X射線在輻照過程中，電子束對X射線產(chǎn)生干涉作用，影響輻照產(chǎn)品的品質(zhì)；

（3）該X射線轉(zhuǎn)換靶的冷卻方式采用單向流道，導(dǎo)致在冷卻劑的進(jìn)入和流出兩端溫度的不均勻，產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱形變的不良影響；

（4）這種結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)冷卻劑對轉(zhuǎn)換部件的直接冷卻，之間需要經(jīng)過冷卻管壁，冷卻管與銅板接觸面等，在換熱能力上將有所不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中X射線轉(zhuǎn)換靶轉(zhuǎn)換效率低、電子束對X射線產(chǎn)生干涉、易產(chǎn)生熱應(yīng)力和熱形變的缺陷，提供了一種X射線轉(zhuǎn)換靶。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

一種X射線轉(zhuǎn)換靶，包括一基體和一靶層板，其特點(diǎn)在于，該基體包括一基板和一固設(shè)于該基板周壁上的框架，該靶層板可拆卸式連接有該框架；

該基板上固設(shè)于至少一與該框架的一端固接的導(dǎo)向板，該些導(dǎo)向板均位于該基板與該靶層板之間，并與該基板、該框架和該靶層板圍繞形成有一冷卻劑層；

該冷卻劑層包括至少一進(jìn)流道和至少一出流道，各該進(jìn)流道的一端用于通入冷卻劑，另一端與各該出流道相連通，各該出流道的一端用于流出冷卻劑。

在本方案中，當(dāng)電子束與靶層板作用時(shí)，即轉(zhuǎn)換成X射線。其中，靶層板產(chǎn)生X射線，同時(shí)也吸收X射線。冷卻劑層設(shè)置在基板與靶層板之間，使得該基板的同一橫截面的厚度均勻，可以保證在大功率或超大功率對轉(zhuǎn)換效率要求比較高的場合下，冷卻劑層和基板將經(jīng)過靶層板透射的電子束完全吸收，其中剩下大部分的電子束能量將沉積在基板中，避免電子束從基板中透射出，對X射線的輻照產(chǎn)生干涉，影響輻照產(chǎn)品的品質(zhì)；另外，該冷卻劑層包括進(jìn)流道和出流道，采用這種往復(fù)流動(dòng)結(jié)構(gòu)，不僅將轉(zhuǎn)換靶在工作時(shí)積累的熱量及時(shí)帶走，還可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換靶的溫度穩(wěn)定性，避免熱應(yīng)力和熱形變，提高了轉(zhuǎn)換靶使用壽命。

較佳地，該靶層板與該框架之間為螺釘連接，該靶層板通過一密封圈與該框架密封連接。

在本方案中，采用上述結(jié)構(gòu)形式，便于該轉(zhuǎn)換靶拆卸、固定，同時(shí)能保證該轉(zhuǎn)換靶的密封性，避免通入冷卻劑層的冷卻劑從該基體的側(cè)面溢出。

較佳地，該X射線轉(zhuǎn)換靶還包括一密封壓邊組件，該密封壓邊組件與該靶層板、框架固接，并位于該靶層板的上方。

在本方案中，密封壓邊組件的設(shè)置能進(jìn)一步保證靶層板與基體之間的緊固性和密封性。

較佳地，該導(dǎo)向板的數(shù)量為兩塊，兩塊該導(dǎo)向板平行設(shè)置于該基板上。

較佳地，該進(jìn)流道的數(shù)量為一個(gè)，該出流道的數(shù)量為兩個(gè)，該進(jìn)流道位于兩個(gè)該出流道之間。

在本方案中，該進(jìn)流道位于兩個(gè)出流道之間，使得冷卻劑在轉(zhuǎn)換靶的靶體內(nèi)的流動(dòng)為往復(fù)式，有利于保證轉(zhuǎn)換靶內(nèi)的溫度分布的均勻性。