X射線靶組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種X射線靶組件。
【背景技術(shù)】
[0002] X射線被廣泛應用于現(xiàn)代醫(yī)學診斷和治療，尤其是腫瘤治療。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，高能電子束轟擊祀材，在祀材內(nèi)發(fā)生韌致福射（高能帶電粒子在突 然減速時產(chǎn)生的一種輻射）而產(chǎn)生X射線。高能電子束一般由加速器高壓加速形成，靶材 可由例如鎢、金、鉈、鐵、銅、鎳等材料制成。
[0004] 高能電子束轟擊靶材時，產(chǎn)生X射線的轉(zhuǎn)換效率很低，通常只有15%左右，高能電 子束的大部分能量都被靶材吸收，產(chǎn)生熱量。當機器要求提供的劑量率越大（單位時間產(chǎn) 生的X射線劑量），則要求高能電子束的入射功率越大，同時積聚在靶材上熱量也越多，如 果熱量不能得到及時散發(fā)，則會導致靶材表面的融化，嚴重時擊穿，長久使用，靶材表面被 氧化，產(chǎn)生變形，導致靶材的使用壽命降低，大大降低了射線治療的安全性。因此靶材的散 熱成為一個亟待解決的問題。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中有一種X射線靶組件（現(xiàn)有技術(shù)一），如圖1所示，靶組件包括暴露于 空氣中的靶材11 (例如鎢靶）和具有高導熱率的導熱金屬12,導熱金屬12具有凹槽14,靶 材11位于凹槽14中，靶材11的下表面與凹槽14的底部貼合、上表面用于接收高能電子束 的轟擊；另外，導熱金屬12中嵌設(shè)有冷卻水管道13。通過上述結(jié)構(gòu)，導熱金屬12可將積聚 于靶材11下表面的熱量迅速傳導至冷卻水管道13,通過冷卻水管道13中冷卻水的作用散 發(fā)出去。
[0006] 這種靶組件的缺陷在于：一是由于靶材與空氣接觸，加上靶材受轟擊部位溫度較 高，導致該部位容易氧化、易被腐蝕；二是靶材的散熱不好，為了保證其使用壽命，只能降低 高能電子束的入射功率，以保證靶組件在使用時處于安全溫度范圍內(nèi)，這使得X射線的劑 量率受到限制。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)中有另一種X射線靶組件（現(xiàn)有技術(shù)二），如圖2所示，這種靶組件在現(xiàn) 有技術(shù)一的基礎(chǔ)上，將靶材11置于加速器的真空環(huán)境Q內(nèi)，這樣可以防止靶材的表面氧化 和表面腐蝕。一方面，將X射線靶組件安裝于真空環(huán)境內(nèi)的工藝較復雜；另一方面，該靶組 件沒有解決現(xiàn)有技術(shù)一中散熱不好的問題，導致該靶組件也不能在高能電子束大功率入射 的情況下使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種新的靶組件，可以在防止靶材的受轟擊部位的氧化和表面腐蝕的 同時，具有較好的散熱效率，提升靶組件的X射線劑量率，且結(jié)構(gòu)簡單。
[0009] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種X射線靶組件，包括靶材，所述靶材具有接收高 能電子束轟擊的第一表面，所述第一表面具有受轟擊部位；還包括導熱層，所述導熱層至少 覆蓋所述受轟擊部位并與所述受轟擊部位貼合。
[0010] 可選的，所述靶組件為固定靶或旋轉(zhuǎn)靶。
[0011] 可選的，所述導熱層覆蓋所述第一表面。
[0012] 可選的，所述導熱層的導熱系數(shù)大于15W/m · K，所述導熱層的密度小于19g/cm3。
[0013] 可選的，還包括散熱部，所述靶材具有與所述第一表面相背的第二表面，所述第二 表面與所述散熱部貼合。
[0014] 可選的，所述散熱部具有凹槽，所述靶材和所述導熱層位于所述凹槽內(nèi)，所述導熱 層與所述凹槽的側(cè)壁貼合。
[0015] 可選的，所述散熱部中具有至少一條冷卻液通道。
[0016] 可選的，所述散熱部的材質(zhì)為導熱金屬。
[0017] 可選的，所述導熱層的材質(zhì)為石墨或石墨的改性材料，或者為抗氧化的金屬或合 金。
[0018] 可選的，所述導熱層包括基礎(chǔ)層和抗氧化層，所述基礎(chǔ)層為鈹、鐵，或鈹、鐵的改性 材料中的至少一種；所述基礎(chǔ)層至少與所述受轟擊部位貼合，所述抗氧化層位于所述基礎(chǔ) 層與所述受轟擊部位相背的一側(cè)、覆蓋所述基礎(chǔ)層并與所述基礎(chǔ)層貼合。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0020] 在靶材的受轟擊部位設(shè)置導熱層，導熱層使得靶材的受轟擊部位與空氣隔絕，并 使得受轟擊部位的熱量能夠快速散發(fā)出去，因此可以在防止靶材受轟擊部位的氧化和表面 腐蝕的同時，提升高能電子束的入射功率，提高X射線劑量率。
【附圖說明】
[0021] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種X射線靶組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種X射線靶組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明實施例一中X射線靶組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4是本發(fā)明實施例一中固定靶材的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5是本發(fā)明實施例一中旋轉(zhuǎn)靶材的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖6是本發(fā)明實施例一中靶組件與現(xiàn)有技術(shù)中靶組件的束斑比較圖；
[0027] 圖7是本發(fā)明實施例一中靶組件與現(xiàn)有技術(shù)中靶組件的能譜圖；
[0028] 圖8是本發(fā)明實施例二X射線靶組件中導熱層的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細的說明。
[0030] 實施例一
[0031] 本實施例提供一種X射線靶組件100,參照圖3,包括靶材101、導熱層102和散熱 部 103。
[0032] 結(jié)合圖4-5所不，祀材101具有接收高能電子束轟擊的第一表面101a、以及與第一 表面10Ia相背的第二表面10Ib,第一表面10Ia具有受轟擊部位A，導熱層102覆蓋第一表 面IOla并與第一表面IOla貼合。
[0033] 導熱層102是本實施例結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，理論上來說，導熱層102材質(zhì)的選取條 件為：導熱系數(shù)越大越好、密度越小越好、厚度越小越好。本實施例中，導熱層102的材質(zhì)選 用石墨或石墨的改性材料。
[0034] 散熱部103的材質(zhì)為導熱金屬，其一個表面上具有凹槽103a ;散熱部103中具有 至少一條冷卻液通道104,冷卻液通道104中盛有冷卻液，例如水等。靶材101和導熱層102 位于凹槽l〇3a內(nèi)，靶材101的第二表面IOlb與凹槽103a的底部貼合，導熱層102與凹槽 103a的側(cè)壁貼合。導熱層102在吸收了第一表面IOla上的熱量后，通過導熱層102與凹槽 103a側(cè)壁貼合的部位，可以迅速地將熱量傳遞至散熱部103,然后由散熱部103將熱量傳遞 至冷卻液，最終通過冷卻液的循環(huán)散發(fā)出去。
[0035] 石墨或石墨改性材質(zhì)的導熱能力非常好，而且其導熱率具有明顯的各項異性，其 沿晶體層面方向的導熱率是垂直于晶體層面方向的導熱率的數(shù)倍或數(shù)十倍，因此，設(shè)置導 熱層102的晶體層面方向與靶材的第一表面IOla平行，利用石墨的上述性質(zhì)，可以將積聚 在受轟擊部位A的熱量沿平行于第一表面IOla的方向快速傳導至散熱部103。
[0036] 這里將石墨的導熱性能與空氣的導熱性能作簡單比較。對于任何導熱物質(zhì)，其導 熱率（單位時間內(nèi)傳導的熱量）定義為：
[0037]
【主權(quán)項】
1. 一種X射線靶組件，包括靶材，所述靶材具有接收高能電子束轟擊的第一表面，所述 第一表面具有受轟擊部位； 其特征在于，還包括導熱層，所述導熱層至少覆蓋所述受轟擊部位并與所述受轟擊部 位貼合。
2. 如權(quán)利要求1所述的X射線靶組件，其特征在于，所述靶組件為固定靶或旋轉(zhuǎn)靶。
3. 如權(quán)利要求1所述的X射線靶組件，其特征在于，所述導熱層覆蓋所述第一表面。
4. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的X射線靶組件，其特征在于，所述導熱層的導熱系數(shù)大 于15W/m?K,所述導熱層的密度小于19g/cm3。
5. 如權(quán)利要求1-3任一項所述的X射線靶組件，其特征在于，還包括散熱部，所述靶材 具有與所述第一表面相背的第二表面，所述第二表面與所述散熱部貼合。
6. 如權(quán)利要求5所述的X射線靶組件，其特征在于，所述散熱部具有凹槽，所述靶材和 所述導熱層位于所述凹槽內(nèi)，所述導熱層與所述凹槽的側(cè)壁貼合。
7. 如權(quán)利要求5所述的X射線靶組件，其特征在于，所述散熱部中具有至少一條冷卻液 通道。
8. 如權(quán)利要求5所述的X射線靶組件，其特征在于，所述散熱部的材質(zhì)為導熱金屬。
9. 如權(quán)利要求1所述的X射線靶組件，其特征在于，所述導熱層的材質(zhì)為石墨或石墨的 改性材料。
10. 如權(quán)利要求1所述的X射線靶組件，其特征在于，所述導熱層包括基礎(chǔ)層和抗氧化 層，所述基礎(chǔ)層為鈹、鐵，或鈹、鐵的改性材料中的至少一種； 所述基礎(chǔ)層至少與所述受轟擊部位貼合，所述抗氧化層位于所述基礎(chǔ)層與所述受轟擊 部位相背的一側(cè)、覆蓋所述基礎(chǔ)層并與所述基礎(chǔ)層貼合。
【專利摘要】一種X射線靶組件，包括靶材，所述靶材具有接收高能電子束轟擊的第一表面，所述第一表面具有受轟擊部位；還包括導熱層，所述導熱層至少覆蓋所述受轟擊部位并與所述受轟擊部位貼合。導熱層使得靶材的受轟擊部位與空氣隔絕，并使得受轟擊部位的熱量能夠快速散發(fā)出去，因此可以在防止靶材受轟擊部位的氧化和表面腐蝕的同時，提升高能電子束的入射功率，提高X射線劑量率。
【IPC分類】H01J35-02, A61N5-10
【公開號】CN104795301
【申請?zhí)枴緾N201410383988
【發(fā)明人】劉艷芳, 李貴, 徐峰
【申請人】上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年8月6日