Tubos de rayos X.

Tubo de rayos X que comprende: un alojamiento; un ánodo (16) dentro del alojamiento,

incluyendo el ánodo un conducto de refrigeración al través del cual puede pasar refrigerante para refrigerar el ánodo; un circuito (104, 112, 116, 118, 120) de refrigerante a través del cual puede suministrarse refrigerante a y devolverse desde el ánodo; un paso de alimentación que se extiende a través del alojamiento y que comprende una conexión eléctrica para conectar un suministro eléctrico al ánodo y un paso de refrigerante dispuesto para formar parte del circuito de refrigerante; un cuerpo de soporte en el que la conexión eléctrica incluye un conector (102) eléctrico soportado en el cuerpo (116) de soporte; caracterizado por un elemento (80) tubular que se extiende alrededor del cuerpo de soporte y separado del mismo de modo que define parcialmente un volumen de refrigerante, formando el volumen de refrigerante parte del circuito de refrigerante.

Tubos de rayos X

La presente invención se refiere a tubos de rayos X y en particular a tubos de rayos X multifocales para aplicaciones de formación de imágenes.

Los tubos de rayos X multifocales comprenden generalmente un único ánodo en geometría lineal o curvada que puede irradiarse a lo largo de su longitud mediante dos o más fuentes de electrones conmutadas. En una configuración típica, pueden usarse cientos de fuentes o cañones de electrones para irradiar un único ánodo con una longitud de más de 1 m. A menudo, los cañones de electrones se activarán individual y secuencialmente con el fin de crear un haz de rayos X de movimiento rápido. Alternativamente, las fuentes de electrones pueden activarse en grupos para proporcionar haces de rayos X con composición de frecuencia espacial variable.

Las fuentes de rayos X multifocales conocidas tienden a usar alojamientos metálicos y de material cerámico combinados fabricados usando juntas de vacío convencionales tales como conjuntos con-flat o empaquetaduras metálicas. Tales conjuntos son extremadamente costosos de ensamblar puesto que requieren un mecanizado de precisión para cumplir con los estrictos requisitos de vacío.

La presente invención proporciona un tubo de rayos X que comprende un alojamiento; un ánodo dentro del alojamiento, incluyendo el ánodo un conducto de refrigeración a través del cual puede pasar refrigerante para refrigerar el ánodo; un circuito de refrigerante al través del cual puede suministrarse refrigerante a y devolverse desde el ánodo; un paso de alimentación que se extiende a través del alojamiento y que comprende una conexión eléctrica para conectar un suministro eléctrico al ánodo y un paso de refrigerante dispuesto para formar parte del circuito de refrigerante; un cuerpo de soporte en el que la conexión eléctrica incluye un conector eléctrico soportado en el cuerpo de soporte; y un elemento tubular que se extiende alrededor del cuerpo de soporte y separado del mismo para definir parcialmente un volumen de refrigerante, formando el volumen de refrigerante parte del circuito de refrigerante.

A continuación se describirán realizaciones preferidas de la presente invención a modo de ejemplo únicamente con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

la figura 1 es una sección transversal a través de un tubo de rayos X multifocal según una realización de la invención;

la figura 2 es una sección a través de un paso de alimentación en una sección de cátodo del tubo de rayos X de la figura 1;

la figura 3 es una vista frontal del paso de alimentación de la figura 2;

la figura 4 es una vista frontal de una placa de conexión en la sección de cátodo del tubo de rayos X de la figura 1;

la figura 5 es una sección a través de un paso de alimentación de AT para el ánodo del tubo de rayos X de la figura 1;

la figura 6 es una sección transversal a través de una sección de ánodo del alojamiento del tubo de la figura 1;

la figura 7 es una sección transversal a través de un paso de alimentación de alta tensión del tubo de la figura 1;

la figura 8 es una vista lateral de un ánodo del tubo de la figura 1; y la figura 8a es una sección transversal a través del ánodo de la figura 8.

Haciendo referencia a la figura 1, un tubo 10 de rayos X comprende un alojamiento 12 que define una cámara 14 de vacío, con un ánodo 16 tubular hueco y una serie de fuentes o cañones 18 de electrones soportadas dentro de la cámara 14 de vacío. En esta realización, la cámara de vacío tiene forma de un toro dispuesto de modo que se extiende alrededor de un volumen de barrido, aunque pueden usarse otras formas según sea apropiado para diferentes aplicaciones.

El alojamiento 12 está formado en dos secciones: una sección 20 de ánodo y una sección 22 de cátodo. La sección 20 de ánodo es aproximadamente semicircular o con sección en forma de C con rebordes 24a, 24b soldados formados en sus bordes radialmente interno y externo. El ánodo 16 está soportado en la sección 20 de ánodo por medio de un paso 30 de alimentación de ánodo que está formado independientemente del alojamiento 10 y soldado

al mismo, tal como se describirá en más detalle a continuación, y varios soportes que son similares al paso 30 de alimentación pero no incluyen las conexiones eléctricas del paso de alimentación, que sirven únicamente para un soporte físico. Una ventana 26 de salida está formada en el lado radialmente interno de la sección 20 de ánodo, de modo que permite que los haces de rayos X, generados en cada posición de un gran número de posiciones a lo largo del ánodo 16 mediante los cañones 18 de electrones, salgan del alojamiento en la dirección radialmente hacia dentro.

La sección 22 de cátodo del alojamiento 12 tiene una sección ligeramente más cuadrada que la sección 20 de ánodo, con paredes 32, 34 laterales radialmente interna y externa y una pared 36 trasera plana en la que se montan las fuentes 18 de electrones. Cada fuente 18 de electrones se extiende alrededor de un arco del dispositivo explorador, y se dispone para generar haces de electrones desde cada posición de varias posiciones a lo largo de su longitud en una secuencia controlada, mediante la conmutación eléctrica de la tensión aplicada a elementos de control respectivos para controlar la extracción o supresión de electrones desde posiciones respectivas a lo largo de un cátodo.

En este ejemplo, ambas secciones 20, 22 del alojamiento están formadas a partir de chapas metálicas prensadas normalmente usando un acero inoxidable dulce tal como 316L. Las partes prensadas se moldean para proporcionar resistencia adicional que permite reducir el grosor de material hasta 2 mm o menos. El diseño de moldeo usa grandes radios (normalmente superiores a 5 mm) para reducir las intensidades del campo eléctrico interno dentro del tubo.

Las partes 20, 22 del alojamiento resultantes son extremadamente rígidas y ligeras en comparación con los equivalente mecanizados. Además, las partes, al estar completamente redondeadas, proporcionan un excelente soporte de los campos electrostáticos dentro del tubo lo que puede permitir reducir el volumen de la cámara 14 de vacío encerrada sustancialmente en comparación con un tubo equivalente mecanizado. Además, el área de superficie de las superficies metálicas expuestas tiende a ser bajo en comparación con un equivalente mecanizado, reduciendo así la variedad de gases que pueden expulsarse al interior del tubo durante el funcionamiento. Esto prolonga la vida útil del tubo y reduce el coste del sistema de bombeo de iones asociado.

En una aplicación típica, tal como inspección de seguridad o diagnóstico médico, el peso global del sistema de rayos X es a menudo un factor crítico y el peso intrínsecamente ligero de este diseño de tubo es importante a la hora de cumplir con este objetivo de diseño clave.

Como alternativa al estampado, puede usarse un procedimiento de conformación por rotación para formar las partes del alojamiento aunque en este caso el grosor de las paredes, y por tanto el peso del tubo acabado, será mayor que cuando se estampan las partes.

Es necesario añadir pasos 40 de alimentación de señales aislados eléctricamente a través de la parte 22 de cátodo con el fin de proporcionar potenciales de conmutación para los elementos de control en los cañones 18 de electrones. Es ventajoso desde el punto de vista del rendimiento de fabricación prefabricar las partes de paso de alimentación y después soldarlas en orificios 42 precortados en la sección 22 de cátodo formada. Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, en una realización los pasos 44 de alimentación individuales se forman como espigas metálicas unidas por soldadura fuerte o mediante vidrio en orificios respectivos a través de un disco 46 de material cerámico de alúmina que está a su vez unido por soldadura fuerte o mediante vidrio a un anillo 48 metálico que se ajusta al orificio 42 redondo y se suelda entonces a la sección 22 de cátodo. Los extremos 50 exteriores de las espigas sobresalen por fuera del disco 46 para su conexión a líneas de control externas, y los extremos 52 interiores de las espigas sobresalen hacia el interior de la cámara 14 de vacío. Tal como puede observarse en la figura 3, las espigas 44 se disponen en cuatro filas. En esta realización, las espigas 44 y el anillo 48 están hechos de Nilo-K, aunque pueden usarse otros materiales adecuados.

Haciendo referencia a la figura 4, una placa 60 de conexión comprende una capa 62 de soporte aislante con un primer conjunto de conexiones 64 dispuestas en cuatro filas con una correspondiente separación con respecto a las espigas... [Seguir leyendo]

1. Tubo de rayos X que comprende: un alojamiento; un ánodo (16) dentro del alojamiento, incluyendo el ánodo un conducto de refrigeración al través del cual puede pasar refrigerante para refrigerar el ánodo; un circuito (104, 112, 116, 118, 120) de refrigerante a través del cual puede suministrarse refrigerante a y devolverse desde el ánodo; un 5 paso de alimentación que se extiende a través del alojamiento y que comprende una conexión eléctrica para conectar un suministro eléctrico al ánodo y un paso de refrigerante dispuesto para formar parte del circuito de refrigerante; un cuerpo de soporte en el que la conexión eléctrica incluye un conector (102) eléctrico soportado en el cuerpo (116) de soporte; caracterizado por un elemento (80) tubular que se extiende alrededor del cuerpo de soporte y separado del mismo de modo que define parcialmente un volumen de refrigerante, formando el volumen de refrigerante parte del circuito de refrigerante.

2. Tubo de rayos X según la reivindicación 1, en el que el cuerpo de soporte tiene una perforación a través del mismo que forma parte del circuito de refrigerante.

3. Tubo de rayos X según cualquier reivindicación anterior, que comprende además una tapa (84) de extremo que

cubre el extremo del elemento tubular y también separada del cuerpo de soporte de modo que el volumen de 15 refrigerante se extiende alrededor del extremo del cuerpo de soporte.

4. Tubo de rayos X según la reivindicación 3, que comprende además un electrodo conectado a la tapa de extremo, estando el electrodo conformado y colocado para proteger al menos una parte del paso de alimentación de ánodo frente a electrones parásitos.

5. Tubo de rayos X según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que la tapa de extremo incluye un resistor

(90) que forma parte de la conexión eléctrica, y el refrigerante en el volumen de refrigerante se dispone para refrigerar el resistor.

6. Tubo de rayos X según la reivindicación 5, en el que el electrodo está conectado eléctricamente al resistor.

7. Tubo de rayos X según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, que comprende además un conector que se

extiende a través del volumen de refrigerante para formar un trayecto de fluido que conecta el ánodo a la perforación 25 a través del cuerpo de soporte.