專利名稱：X射線發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線發(fā)射器，包括抽成真空的、配有屏蔽裝置的直線加速器和高頻產(chǎn)生單元，其中，直線加速器包括端側(cè)的入口和端側(cè)的出口，在入口處設(shè)有電子源，在出口處設(shè)有靶和配有屏蔽裝置的準(zhǔn)直器，并且，在電子源中產(chǎn)生的電子在直線加速器的內(nèi)部被加速，當(dāng)擊中靶時(shí)產(chǎn)生X射線軔致輻射，X射線軔致輻射經(jīng)過設(shè)置在準(zhǔn)直器中的光闌射出。
背景技術(shù)：
從美國專利文獻(xiàn)US2009/0041197A1已知了這種也稱作放射頭的X射線發(fā)射器。已知的X射線發(fā)射器包括抽成真空的、配有屏蔽裝置的直線加速器和高頻產(chǎn)生單元，其中，直線加速器包括端側(cè)的入口和端側(cè)的出口，在入口處設(shè)有電子源，在出口處設(shè)有靶和配有屏蔽裝置的準(zhǔn)直器。在電子源中產(chǎn)生的電子在直線加速器內(nèi)部加速，并且在擊中靶時(shí)產(chǎn)生X射線軔致輻射，該X射線軔致輻射經(jīng)過設(shè)置在準(zhǔn)直器中的光闌射出。若通過直線加速器加速到MeV范圍內(nèi)的能量的電子擊到靶上，則通過這些電子在靶材料中的減速相應(yīng)地產(chǎn)生高能光子(例如X射線量子)。在這種MeV-輻射源中要求泄漏輻射與X射線有用輻射的比處于10_3至10_7的范圍內(nèi)。為此，X射線發(fā)射器(也稱作“放射頭”或“LINAC”)必須在有用輻射場(chǎng)的外部相應(yīng)地屏蔽。屏蔽裝置在該能量范圍內(nèi)一般由鉛、鎢或其它具有大原子序數(shù)并因此高核電荷數(shù)或高密度的元素組成。屏蔽裝置的厚度在一到十兆電子伏(MeV)的能量范圍內(nèi)為多個(gè)分米并且自重不超過不超過四噸。在已知的X射線發(fā)射器中，屏蔽裝置單獨(dú)地弓I入框架結(jié)構(gòu)中并且定位于此。由于屏蔽裝置較大的重量，框架結(jié)構(gòu)對(duì)于所需的剛性是相應(yīng)地耗費(fèi)的。若鉛使用作屏蔽材料，則需要附加的定位措施，因?yàn)殂U具有小的強(qiáng)度。由于屏蔽裝置必要地集成到框架結(jié)構(gòu)中，因而相應(yīng)增大了放射頭的外部尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種本文開頭所述類型的X射線源，該X射線源具有更簡(jiǎn)單構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。該技術(shù)問題按本發(fā)明通過一種X射線發(fā)射器解決，該X射線發(fā)射器帶有抽成真空的、配有屏蔽裝置的直線加速器和高頻產(chǎn)生單元，其中，直線加速器包括端側(cè)的入口和端側(cè)的出口，在入口處設(shè)有電子源，在出口處設(shè)有靶和配有屏蔽裝置的準(zhǔn)直器，并且，在電子源中產(chǎn)生的電子在直線加速器的內(nèi)部加速，當(dāng)擊中靶時(shí)產(chǎn)生X射線軔致輻射，X射線軔致輻射經(jīng)過設(shè)置在準(zhǔn)直器中的光闌射出。按本發(fā)明，屏蔽裝置至少部分地設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置，高頻產(chǎn)生單元設(shè)置在外殼中，該外殼設(shè)置在至少一個(gè)屏蔽裝置的至少一個(gè)外側(cè)上。通過按本發(fā)明的措施，屏蔽裝置至少部分地設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置，不要求X射線源(放射頭，LINAC)的屏蔽裝置(也稱作“屏蔽件”)有框架結(jié)構(gòu)。屏蔽裝置優(yōu)選完全設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置。對(duì)于待安裝在放射頭中的構(gòu)件(例如電子源，直線加速器)和/或待安裝在放射頭上的構(gòu)件(例如高頻產(chǎn)生單元的部件)來說，屏蔽裝置因此用作安裝平臺(tái)。因此，通過本發(fā)明可行的是，放射頭的屏蔽件設(shè)計(jì)成起支承作用的機(jī)械結(jié)構(gòu)的主體部件。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可行的是，高頻產(chǎn)生單元的外殼設(shè)置在直線加速器的屏蔽裝置的至少一個(gè)外側(cè)上和/或準(zhǔn)直器的屏蔽裝置至少一個(gè)外側(cè)上。外殼在此優(yōu)選摩擦接合地(例如通過螺紋連接)固定在至少一個(gè)屏蔽裝置的至少一個(gè)外側(cè)。因?yàn)椴恍枰蚣苄蔚目蚣芙Y(jié)構(gòu)定位屏蔽件，所以按本發(fā)明的放射頭(X射線發(fā)射器)相比傳統(tǒng)的放射頭可以設(shè)計(jì)得更緊湊并且簡(jiǎn)單，由此使得制造成本相應(yīng)地下降。在按本發(fā)明的解決方案中，屏蔽件具有封閉的結(jié)構(gòu)并因此可以有利地直接形成放射頭的外罩。X射線發(fā)射器由此以構(gòu)造簡(jiǎn)單的方式并因此廉價(jià)地受到可靠保護(hù)而不受環(huán)境因素(例如灰塵和空氣濕度)影響。根據(jù)一種按本發(fā)明的X射線發(fā)射器的有利的實(shí)施形式，屏蔽裝置由屏蔽模塊，優(yōu)選板件構(gòu)造。因此，可以為X射線發(fā)射器的特別強(qiáng)化了屏蔽的區(qū)域選擇具有更高密度的材料并且在其它區(qū)域內(nèi)選擇具有更小密度的材料。因此，屏蔽件可以以簡(jiǎn)單的方式與直線加速器的散射場(chǎng)匹配。由此一方面造成，重量相對(duì)迄今已知的放射頭明顯減小，另一方面在服務(wù)和維修工作時(shí)更容易接近放射頭的構(gòu)件。


下列根據(jù)附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明簡(jiǎn)略示出的實(shí)施例，但不限于此。附圖中:圖1是按本發(fā)明的X射線發(fā)射器的外部視圖，圖2是按圖1的X射線發(fā)射器的內(nèi)部視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1和2中分別用I標(biāo)記的、也稱作的“放射頭”的X射線發(fā)射器。放射頭I包括直線加速器2，在該直線加速器2中存在一個(gè)10_6毫巴至10_7毫巴的真空(超高真空)。直線加速器2 (LINAC)包括端側(cè)的入口 3和端側(cè)的出口 4。在端側(cè)的入口 3上設(shè)有電子源5(具有孔陽極的陰極)，在端側(cè)的出口 4上設(shè)有靶(不可見)。此外，在端側(cè)的出口 4上設(shè)有一具有光闌8 (不可見)的準(zhǔn)直器7。產(chǎn)生于電子源5中的電子(在圖1和圖2中未示出)在非醫(yī)學(xué)的應(yīng)用(材料實(shí)驗(yàn)，安全應(yīng)用)中在直線加速器2的內(nèi)部加速至例如一至九兆電子伏的能量并且然后擊到靶上。 通過電子的減速，在靶的材料中相應(yīng)地產(chǎn)生高能的X射線軔致輻射，該X射線軔致輻射經(jīng)過設(shè)置在準(zhǔn)直器7中的光闌作為X射線有用輻射射出。光闌由X射線有用輻射可穿透的出射窗11封閉。為了使泄漏輻射與X射線有用輻射的比達(dá)到一個(gè)值10_3至10_7，X射線發(fā)射器必須在有用輻射區(qū)域之外配有相應(yīng)的屏蔽裝置。在所示的實(shí)施例中，直線加速器2具有屏蔽裝置12，而準(zhǔn)直器7具有屏蔽裝置13。
按本發(fā)明，直線加速器2的屏蔽裝置12和準(zhǔn)直器7的屏蔽裝置13至少部分地設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置。在所示的實(shí)施例中，屏蔽裝置12和13完全設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽
裝直。X射線發(fā)射器I還包括設(shè)置在外殼21中的高頻產(chǎn)生單元20。高頻產(chǎn)生單元20在所示的實(shí)施例中包括磁控管22和置于該磁控管之后的循環(huán)器23以及與直線加速器2聯(lián)接的波導(dǎo)管24。在所示的實(shí)施例中，外殼21通過螺紋連接裝置摩擦接合地固定在直線加速器2的屏蔽裝置12的外側(cè)。螺紋連接裝置出于視線的原因在圖2未示出。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，外殼21也可以設(shè)置在直線加速器2的屏蔽裝置12的另一個(gè)外側(cè)上。除了摩擦接合外還可以實(shí)現(xiàn)材料結(jié)合的連接，例如焊接或硬釬焊。通過所述屏蔽裝置12和13按本發(fā)明至少部分地設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置，X射線源(放射頭，LINAC)的屏蔽裝置(也稱作“屏蔽件”)不需要框架結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于待安裝到放射頭I中的構(gòu)件(例如電子源5，直線加速器2)和在待安裝到放射頭I上的構(gòu)件(例如高頻產(chǎn)生單元20的部件22，23和24)來說，屏蔽裝置12和13用作安裝平臺(tái)。因此可以將放射頭I的屏蔽件設(shè)計(jì)成起支承作用的機(jī)械結(jié)構(gòu)的主體部件。在直線加速器2的屏蔽裝置12的外側(cè)設(shè)置固定元件25和26。在按本發(fā)明X射線發(fā)射器I的附圖所示的實(shí)施形式中，屏蔽裝置由屏蔽模塊14至18構(gòu)成，這些屏蔽模塊在所示的實(shí)施形式中由板件組成。因此，可以為X射線發(fā)射器I的特別強(qiáng)化了屏蔽的區(qū)域選擇具有更高密度的材料，并且在其它區(qū)域選擇具有更小密度的材料。因此，屏蔽件可 以以簡(jiǎn)單的方式與直線加速器2的散射場(chǎng)適配。從而導(dǎo)致一方面相對(duì)迄今已知的放射頭重量明顯減小，另一方面在人們服務(wù)和維修工作時(shí)能容易接近放射頭I的構(gòu)件。在圖1和2中所示的實(shí)施形式中，直線加速器2的屏蔽裝置12包括三個(gè)屏蔽模塊14，15和16，準(zhǔn)直器7的屏蔽裝置13包括兩個(gè)屏蔽模塊17和18。屏蔽模塊14，15和16具有分別包括內(nèi)層141，151和161并且包括外層142，152和162的層結(jié)構(gòu)。內(nèi)層141，151和161分別由具有大原子序數(shù)(例如鉛)的材料組成。外層142，152和162分別由具有小原子序數(shù)(例如鋼)的材料組成。雖然本發(fā)明詳細(xì)地通過優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)一步說明并且描述，但本發(fā)明并不局限于附圖所示的實(shí)施例。而本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以推導(dǎo)出按本發(fā)明解決方案的其它變型，在此只要不背離本發(fā)明的基本方案。 如從附圖所示的實(shí)施例的說明書中可見，按本發(fā)明的解決方案在可靠保護(hù)周圍環(huán)境不受X射線輻射以及保護(hù)X射線發(fā)射器不受環(huán)境因素影響的同時(shí)提供一種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。此外，按本發(fā)明的X射線發(fā)射器具有比已知的X射線發(fā)射器明顯更小的重量。
權(quán)利要求
1.一種X射線發(fā)射器，該X射線發(fā)射器包括抽成真空的、配有屏蔽裝置(12)的直線加速器(2)和高頻產(chǎn)生單元(20)，其中，所述直線加速器(2)包括端側(cè)的入口(3)和端側(cè)的出口(4)，在所述入口(3)處設(shè)有電子源(5)，在所述出口(4)處設(shè)有靶和配有屏蔽裝置(13)的準(zhǔn)直器(7)，并且，在所述電子源(5)中產(chǎn)生的電子在所述直線加速器(2)的內(nèi)部被加速且當(dāng)擊中所述靶時(shí)產(chǎn)生X射線軔致輻射，所述X射線軔致輻射經(jīng)過設(shè)置在所述準(zhǔn)直器(7)中的光闌射出，其特征在于，所述屏蔽裝置(12，13)至少部分地設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置，所述高頻產(chǎn)生單元(20)設(shè)置在外殼(21)中，所述外殼(21)設(shè)置在至少一個(gè)所述屏蔽裝置(12，13)的至少一個(gè)外側(cè)。
2.按權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述屏蔽裝置(12，13)完全設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置.
3.按權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述屏蔽裝置(12;13)構(gòu)造為屏蔽模塊(14-16; 17，18)。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述屏蔽裝置(12，14-16)至少部分地具有層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)包括由不同材料構(gòu)成的內(nèi)層(141，151，161)和外層(142， 152， 162)。
5.按權(quán)利要求4所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述內(nèi)層(141，151，161)由具有較大原子序數(shù)的材料組成。
6.按權(quán)利要求4或5所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述外層(142，152，162)由具有較小的原子序數(shù)的材料組成。
7.按權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述高頻產(chǎn)生單元(20)的所述外殼(21)設(shè)置在所述直線加速器(2)的屏蔽裝置(12)的至少一個(gè)外側(cè)。
8.按權(quán)利要求1或7所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述高頻產(chǎn)生單元(20)的所述外殼(21)設(shè)置在所述準(zhǔn)直器(7)的屏蔽裝置(13)的至少一個(gè)外側(cè)。
9.按權(quán)利要求1所述的X射線發(fā)射器，其特征在于，所述高頻產(chǎn)生單元(20)的所述外殼(21)摩擦接合地固定在至少一個(gè)所述屏蔽裝置(12，13)的至少一個(gè)外側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種X射線發(fā)射器(1)，該X射線發(fā)射器包括抽成真空的、配有屏蔽裝置(12)的直線加速器(2)和高頻產(chǎn)生單元(20)，其中，所述直線加速器(2)包括端側(cè)的入口(3)和端側(cè)的出口(4)，在所述入口(3)處設(shè)有電子源(5)，在所述出口(4)處設(shè)有靶和配有屏蔽裝置(13)的準(zhǔn)直器(7)，并且，在所述電子源(5)中產(chǎn)生的電子在所述直線加速器(2)的內(nèi)部被加速，當(dāng)擊中所述靶時(shí)產(chǎn)生X射線軔致輻射，所述X射線軔致輻射經(jīng)過設(shè)置在所述準(zhǔn)直器(7)中的光闌射出。按本發(fā)明，所述屏蔽裝置(12,13)至少部分地設(shè)計(jì)成自支承的屏蔽裝置，所述高頻產(chǎn)生單元(20)設(shè)置在外殼(21)中，所述外殼(21)設(shè)置在至少一個(gè)所述屏蔽裝置(12,13)的至少一個(gè)外側(cè)。這種X射線發(fā)射器具有簡(jiǎn)單構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H05G1/02GK103209535SQ20131001032
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者H.鮑勒, M.莫勒, S.穆勒 申請(qǐng)人:西門子公司