[發明專利]用于X射線源的旋轉陽極

在審

• 申請號: 201880080069.6
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN111466008A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: R·K·O·貝林;C·H·巴特;W·克羅斯特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01J35/10
• 分類號: H01J35/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄

旋轉陽極X射線源的可旋轉陽極具有置于其的苛刻的要求。例如，其可以以高達200Hz的頻率旋轉。通過向陰極施加大電壓來激發X射線發射，從而使電子與焦點軌跡碰撞。在電子撞擊位置處生成的焦斑可以具有在2000℃與3000℃之間的峰值溫度。旋轉陽極的不斷旋轉在一定程度上保護了焦點軌跡，然而緊接在CT采集協議之后的焦點軌跡的平均溫度能夠仍然在1500℃周圍。因此，苛刻的要求被置于旋轉陽極的設計。本申請提出了用于旋轉X射線陽極的靶區域的多層涂層，其改進了機械彈性和熱彈性，同時減少了所需的昂貴的難熔金屬的量。

技術領域

本發明涉及一種用于旋轉陽極X射線源的可旋轉陽極、旋轉陽極X射線管以及制造可旋轉陽極的方法。

背景技術

可旋轉陽極X射線管包括與在可旋轉陽極盤上的焦點軌跡對準的陰極，所有這些被包圍在真空玻璃殼體中。在操作中，可旋轉陽極以高達200Hz的頻率旋轉。通過向陰極施加高電壓來激發X射線發射，從而使電子與焦點軌跡碰撞。在電子撞擊位置處生成的焦斑可以具有在2000℃與3000℃之間的峰值溫度。旋轉陽極的不斷旋轉在一定程度上保護焦點軌跡，然而緊隨CT采集協議的焦點軌跡的平均溫度仍能夠在1500℃周圍。因此，對旋轉陽極的設計放置了苛刻的要求。

US 3982148討論了使用錸作為可旋轉的X射線陽極的粗糙的熱輻射涂層。然而，還可以開發這種可旋轉陽極。

發明內容

本發明的目的通過所附獨立權利要求的主題來解決，其中，在從屬權利要求中并入了其他實施例。

根據第一方面，提供了一種用于旋轉陽極X射線源的可旋轉陽極，包括：

-基板；以及

-在基板上形成的靶區域。

靶區域包括多層涂層，所述多層涂層包括沉積在基板的表面上的第一材料的第一層和沉積在第一層的表面上的第二材料的第二層。在靶區域中，多層涂層的第一層和第二層之間的厚度比在0.5至2.0的范圍內。

與第二材料相比，第一材料具有更大的機械彈性，并且與第一材料相比，第二材料是更導熱的。

因此，與第一材料相比，多層涂層中的第一材料具有增強的對拉應力的抵抗，并且多層涂層中的第二材料可以更有效地耗散由焦斑生成的靶區中的熱量。允許可旋轉陽極的多層涂層使得可旋轉陽極的表面能夠針對兩個不同的特性而被優化，例如良好的熱性能以及良好的機械應力和/或平滑性能。

在制造期間，在高溫(例如，約800℃)下將多個材料層施加到可旋轉陽極，這意味著在施加多個材料層后對可旋轉陽極進行冷卻期間，不同材料層中會存在不同的熱膨脹系數，導致可旋轉陽極的增加應力。為了降低在這種經處置的可旋轉陽極中的殘余材料應力，提出了仔細控制多層涂層的第一層和第二層之間的厚度比。

多個材料層的協同效應(提高的機械彈性和改進的散熱性)意味著需要更薄的個體材料層。通常，旋轉陽極是旋轉陽極X射線源中最昂貴的部件。減少材料層的厚度(通常由昂貴的難熔金屬組成)可以降低制造陽極的總成本。

多種材料層提高了可旋轉陽極在操作中的性能。CT掃描器中的可旋轉陽極的操作會在可旋轉陽極的外徑(稱為壓力應力)和內徑(稱為拉伸應力)的圓周方向上生成高應力水平。這是由于焦點軌跡區域中的高熱梯度與第一材料和第二材料的各種熱膨脹系數的組合所導致的。

典型地，金屬涂層遭受塑性變形，導致在可旋轉陽極冷卻之后涂層中的殘余拉伸應力。該拉應力被傳遞到可旋轉陽極的表面。具有靶區域(焦點軌跡)的可旋轉陽極將減小殘余拉伸應力，該靶區域包括具有至少兩層的多層涂層，至少兩層之間的厚度比在0.5至2的范圍內。

任選地，靶區域中的第一層和第二層之間的厚度比在0.95至1.05的范圍內。

因此，多層涂層被提供有具有幾乎相同厚度的至少兩個層，從而進一步提高了抗拉強度性能。