УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ РЕНТГЕН-ГЕНЕРАТОРОВ Российский патент 2020 года по МПК H05G1/02 H01J35/00 

Настоящая заявка касается устройства для охлаждения рентгеновских трубок в рентген-генераторах с использованием газообразной охлаждающей среды в качестве охлаждающего средства. При этом предпочтительно в качестве охлаждающего средства применяется окружающий воздух. Также предпочтительно указанные рентген-генераторы представляют собой компактные рентген-генераторы для применения в области пищевой промышленности.

Традиционные рентгеновские трубки включают в себя вакуумированные трубки, в которых находится электрическая нить накала для создания свободных электронов и на расстоянии от нее анод. Эмитируемые нитью накала электроны ускоряются дополнительно подаваемым высоким напряжением в электрическом поле и направляются на анод. Столкновение быстрых электронов с анодом приводит к созданию рентгеновского излучения. Созданное таким образом рентгеновское излучение может применяться для обследования или лечения людей, животных или объектов.

Обстрел анода электронами приводит, помимо этого, к нагреву анода, так как наибольшая часть кинетической энергии попадающих электронов преобразуется в тепло. При этом высвобождающаяся в аноде тепловая энергия зависима от скорости и количества попадающих электронов. Чтобы при эксплуатации избежать сильного нагрева анода и вместе с тем всей рентгеновской трубки, выделяющаяся тепловая энергия должна отводиться от рентгеновской трубки.

Для этого, в зависимости от мощности рентгеновской трубки, находят применение разные типы систем охлаждения. При дизайне устройств охлаждения для высоковольтных элементов конструкции, таких как рентгеновские трубки, всегда следует учитывать, что электрод рентгеновской трубки лежит на потенциале высокого напряжения, и что следует позаботиться о достаточной изоляции электрода рентгеновской трубки относительно окружающей среды.

Чтобы достичь эффективного охлаждения, чаще всего между наружной стенкой корпуса устройства охлаждения и наружной стенкой рентгеновской трубки применяется жидкое охлаждающее средство. При этом в качестве охлаждающего средства часто применяется масло, имеющее высокий коэффициент диэлектрической проницаемости, так что охлаждающее средство одновременно служит также для электрической изоляции рентгеновской трубки, лежащей при эксплуатации на высоком напряжении. Такое устройство описано в US 4,780,901 (A), в которой в качестве электрически изолирующего охлаждающего средства применяется диэлектрическое масло.

Из DE 86 15 918.6 известен охлаждаемый жидкостью рентгеновский излучатель. Этот рентгеновский излучатель расположен в наполненном изолирующим маслом корпусе. Кроме того, предусмотрено устройство циркуляционного охлаждения, которое имеет присоединенный к корпусу с помощью двух трубопроводов для охлаждающего средства охладитель и циркуляционный насос для изолирующего масла. Внутри корпуса изолирующее масло свободно омывает рентгеновский излучатель. Вне корпуса изолирующее масло направляется по трубопроводам для охлаждающего средства к циркуляционному насосу. При этом трубопроводы для охлаждающего средства могут вестись мимо воздуходувки. Для как можно более эффективного охлаждения охлаждающего средства трубопроводы для охлаждающего средства могут спиралеобразно проходить в области воздуходувки и быть снабжены ребрами охлаждения. При этом спиралеобразный ход трубопроводов для охлаждающего средства служит для увеличения поверхности, используемой для охлаждения, чтобы повышать теплоотдачу охлаждающего средства окружающей среде.

Такие диэлектрические масла позволяют получить очень крутую характеристику изменения потенциала в охлаждающем средстве между высоковольтными компонентами и компонентами, находящимися на потенциале массы, без наличия при этом опасности искрового разряда. Крутая характеристика изменения потенциала позволяет получить соответственно компактную конструкцию, так как допустимы очень короткие пространственные расстояния между высоковольтными компонентами (наружная стенка вакуумированной рентгеновской трубки) и компонентами, находящимися на потенциале массы, то есть компонентами, находящимся на нулевом потенциале (наружные стенки корпуса устройства охлаждения).

Однако именно в сфере пищевой или фармакологической промышленности охлаждаемые маслом системы часто неоптимальны, так как в случае неплотности существует опасность загрязнения пищевых продуктов или лекарственных средств в целом опасным для здоровья маслом. К тому же охлаждаемые маслом системы требуют также вообще относительно интенсивного технического обслуживания в связи со сменой масла, которая должны выполняться регулярно.

В принципе, вполне можно было бы применять для рентгеновских трубок воздушные системы охлаждения. Однако, воздух имеет худшие изоляционные свойства. Для сухого воздуха может приниматься прочность на пробой примерно 1 кВ/мм (киловольт на миллиметр). Чтобы в реальных условиях надежно избегать искрового разряда, должны предусматриваться в три раза большие по сравнению с этим расстояния. При этом для обычно применяемых рентгеновских трубок 100 кВ получается необходимое для соблюдения расстояние между находящейся на высоком напряжении рентгеновской трубкой и лежащим на потенциале массы корпусом рентген-генератора примерно 30 см.

При этом традиционные охлаждаемые воздухом системы должны выполняться с соответственно увеличенными размерами и поэтому, особенно в случае очень высоких эксплуатационных напряжений, могут быть более неудобными и менее гибкими в применении.

Газообразные охлаждающие среды у традиционных рентгеновских трубок чаще всего применяются только для наружного охлаждения. При этом, например, окружающий воздух проводится по наружной стороне рентгеновского излучателя, лежащей на потенциале массы. Эти устройства подходят для применения, когда должны отводиться только относительно небольшие количества тепла. Так как охлаждение осуществляется, к тому же, снаружи, охлаждающая среда не обязана также обладать электрическими изоляционными свойствами. Такие рентгеновские излучатели известны, например, из US 4,884,292 или US 4,355,410.

Рентгеновская трубка, точнее, трехтрубочный рентгеновский излучатель, у которой/которого находит применение газообразная охлаждающая среда, известен из DE 298 23 735 U1. В описанном там устройстве охлаждающий газ направляется близко к оси внутрь корпуса. При этом охлаждающий газ служит как для охлаждения, так и для электрической изоляции высоковольтных компонентов корпуса. По этой причине при этом не может также применяться любой охлаждающий газ, а охлаждающий газ должен быть охлаждающим газом, изолирующим от высоких напряжений. В качестве единственного примера такого газа в этой публикации назван гексафторид серы (SF₆). Так как при применении этого газа должны выполняться строгие предписания безопасности, и так как этот газ является одним из наиболее сильных известных парниковых газов, применение этого охлаждающего средства нежелательно.

Поэтому задачей настоящего изобретения является предоставить устройство охлаждения для рентген-генераторов, которое не требует столь интенсивного технического обслуживания, как устройства охлаждения на базе масла, но которое при этом, тем не менее, допускает компактную конструкцию. Другой задачей настоящего изобретения является предоставить устройство охлаждения для рентген-генераторов, у которого может применяться любое газообразное охлаждающее средство.

Решается эта задача у устройства вышеназванного вида с помощью признаков п.1 формулы изобретения.

Устройство охлаждения включает в себя корпус, имеющий впускное отверстие, выпускное отверстие и газопроводный канал, который проходит между впускным отверстием и выпускным отверстием. Предусмотрено центральное приемное устройство для помещения рентгеновской трубки. Газопроводный канал выполнен так, что он при эксплуатации проводит газообразную охлаждающую среду непосредственно по лежащему на высоком напряжении корпусу рентгеновской трубки. При этом охлаждающая среда отнимает тепло, вырабатываемое рентгеновской трубкой, и отводит его наружу. Однако, при этом газообразная охлаждающая среда вступает в контакт с лежащими на высоком напряжении частями корпуса рентгеновской трубки. Чтобы избежать искрового разряда вдоль газопроводного канала, охлаждающий газ проводится по рентгеновской трубке на по прямому радиальному пути, а ведется через корпус устройства охлаждения по спиралеобразно проходящей траектории. При спиралеобразном ходе фактическая длина газопроводного канала увеличивается во много раз, так что, несмотря на компактную конструкцию, может быть предусмотрено достаточно большое эффективное расстояние между высоковольтными элементами конструкции рентгеновской трубки и частями корпуса, лежащими на потенциале массы.

Термин «спиралеобразный», который применяется в настоящем описании, должен пониматься широко и должен включать в себя по существу любые формы хода участков, в которых охлаждающий газ ведется через устройство охлаждения не по прямому радиальному пути. Например, «спиралеобразный ход участка» может быть также выполнен так, чтобы газообразная охлаждающая среда велась к корпусу рентгеновской трубки по витой или меандрообразной траектории, которая проходит только на одной стороне устройства охлаждения, и чтобы затем охлаждающая среда велась наружу по аналогично сформированной траектории, которая, однако, проходит в другой половине устройства охлаждения. В принципе, под термином «спиралеобразный ход участка» может также пониматься любая трехмерная лабиринтная структура, которая позволяет соблюдать достаточно большое эффективное расстояние между высоковольтными элементами конструкции рентгеновской трубки и частями корпуса, лежащими на потенциале массы.

Однако, в самом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения эта спиралеобразная дорожка имеет действительно форму геометрической спирали и имеет несколько витков, которые проходят вокруг расположенной при эксплуатации центрально рентгеновской трубки.

Охлаждающий газ может представлять собой по существу любую газообразную среду. Одним из особенно подходящих охлаждающих газов является окружающий воздух, так как он позволяет получить особенно простое и экономичное охлаждение. Однако могут также применяться чистые газы, такие как азот, гелий, аргон или CO₂. В частности, предлагаемый изобретением вариант осуществления газопроводного канала позволяет применять любые охлаждающие газы, соответственно, также применять такие охлаждающие газы, которые в традиционных системах не могут применяться из-за их низкой прочности на пробой. В частности, при применении окружающего воздуха в качестве охлаждающего газа не должны приниматься никакие связанные с охлаждающим газом меры безопасности, так что в этом случае охлаждение может применяться особенно вариабельным и экономичным образом.

Рентгеновские трубки обычно эксплуатируются с высокими напряжениями от 10 до 200 кВ. Используемое высокое напряжение и охлаждающий газ по существу определяют, какой длины должен быть выполнен газопроводный канал. Чтобы можно было применять устройство охлаждения наиболее гибким возможным образом, газопроводный канал должен иметь такую длину, чтобы даже при максимальном подаваемом высоком напряжении и при максимальной влажности воздуха вдоль газопроводного канала не мог возникать искровой разряд.

Корпус устройства охлаждения изготовлен из электрически изолирующего материала. Предпочтительно корпус состоит из термопластичного полимерного материала, такого как поликарбонат, полисульфон, ПВХ или полиолефины, из плексигласа или из полиоксиметилена. В качестве материала корпуса могут также применяться полимерные композиты или полимерно-керамические композиты. Когда генерируемое рентгеновское излучение ведется через корпус, путем выбора материала корпуса можно целенаправленно влиять на абсорбцию рентгеновского излучения. Например, могут применяться материалы, абсорбирующие рентгеновские лучи, для получения определенного или желаемого поперечного сечения рентгеновского луча.

Газопроводный канал образован предпочтительно двумя спиралеобразно расположенными внутренними стенками корпуса устройства охлаждения. При этом внутренние стенки задают первую спиралеобразную дорожку, по которой охлаждающий газ направляется в центральную область корпуса, в которой находится при эксплуатации рентгеновская трубка. При этом внутренние стенки одновременно задают вторую спиралеобразную дорожку, по которой охлаждающий газ от центральной области корпуса направляется из корпуса наружу.

Используемая толщина стенки внутренних стенок зависит от используемого высокого напряжения и применяемого материала корпуса. Общая толщина стенки, то есть сумма всех толщин стенки в радиальном направлении, должна быть выбрана достаточно большой, так чтобы при данном используемом высоком напряжении предотвращался радиальный искровой разряд сквозь стенки устройства охлаждения. Прочность на пробой обычно используемого материала стенки примерно в 10 раз выше, чем прочность на пробой охлаждающего газа, и лежит в пределах примерно от 25 до 120 кВ/мм. Поэтому во избежание искрового разряда обычно должны использоваться общие толщины стенки прибл. от 0,5 до 3 см, что дает толщину стенки от 1 до 3 мм для отдельных внутренних и наружных стенок устройства охлаждения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления корпус устройства охлаждения выполнен из двух частей. Причем эти две части корпуса могут соединяться друг с другом обратимым образом. Соединение может представлять собой, например, вставочное соединение. Предпочтительно каждая из соединяемых друг с другом частей корпуса включает в себя спиралеобразные внутренние стенки, которые в состыкованном состоянии вставлены друг в друга и тем самым задают газопроводный канал. Корпус из двух частей особенно прост в техническом обслуживании, так как можно в любое время получить доступ внутрь устройства охлаждения.

Также предпочтительным при варианте осуществления из двух частей является, что одна часть корпуса соединена с рентгеновской трубкой, в то время как другая часть корпуса соединена, например, с источником питания высоким напряжением. При этом рентгеновская трубка может быть постоянно соединена с данной частью корпуса. При дефекте рентгеновской трубки рентгеновская трубка может заменяться вместе с данной частью корпуса. Для замены дефектной рентгеновской трубки должна только удаляться соединенная с рентгеновской трубкой часть корпуса из двух частей и заменяться соответствующей сменной частью. Таким образом устройство охлаждения из двух частей тоже облегчает техническое обслуживание рентгеновской системы.

В другом варианте осуществления газопроводный канал может также реализовываться в виде смотанной шланговой структуры. Такие шланговые структуры могут изготавливаться как на базе прямоугольных основных форм шланга, так и на базе круглых или эллиптических основных форм шланга. Тогда эти шланговые структуры могут фиксироваться надлежащим образом. Для этого шланговые структуры могут приклеиваться или снабжаться надлежащим корпусом.

По другому аспекту настоящее изобретение касается рентген-генератора, включающего в себя вышеописанное устройство охлаждения, высоковольтный генератор и рентгеновскую трубку. При этом высоковольтный генератор создает высокое напряжение, необходимое для эксплуатации рентгеновской трубки. Рентгеновская трубка может механически и электрически соединяться с высоковольтным генератором через центральный высоковольтный контакт. Устройство охлаждения проходит радиально вокруг рентгеновской трубки, так что рентгеновская трубка охлаждается и одновременно электрически экранируется.

Настоящее изобретение касается, кроме того, также способа охлаждения рентген-генератора. При этом предоставляется высоковольтный генератор для создания высокого напряжения. Рентгеновская трубка механически и электрически соединяется с высоковольтным генератором через высоковольтный контакт. Предоставляется вышеописанное устройство охлаждения, при этом заданный устройством охлаждения газопроводный канал спиралеобразно распространяется вокруг рентгеновской трубки, чтобы охлаждать и одновременно электрически экранировать рентгеновскую трубку. Для охлаждения рентген-генератора через устройство охлаждения направляется газообразная охлаждающая текучая среда.

Достижимая с помощью газообразной охлаждающей текучей среды мощность охлаждения ниже, чем мощность охлаждения, достижимая с помощью жидких охлаждающих средств, и составляет до 40 Вт, предпочтительно от 0,5 до 25 Вт, и также предпочтительно 1-12 Вт.

Как уже упомянуто, у рентген-генератора большая часть затрачиваемой энергии преобразуется в тепло. Для экономии энергии, соответственно, для выработки как можно меньшего количества избыточной энергии рентгеновская трубка может также эксплуатироваться в импульсном режиме, при этом рентгеновское излучение всегда создается только на короткое время. При импульсном режиме генерируется заметно меньше отходящего тепла, чем при непрерывном незатухающем режиме. Таким образом может использоваться относительно мощная рентгеновская трубка, которая, однако, генерирует заметно меньше отходящего тепла, чем соответствующая рентгеновская трубка, активируемая в непрерывном незатухающем режиме. Поэтому при надлежащем выборе размеров предлагаемое изобретением устройство охлаждения особенно предпочтительно применимо в импульсном режиме у относительно мощных рентген-генераторов.

Признаки, которые описаны в связи с отдельными вариантами осуществления, если ничего иного не указано, могут также применяться в связи с другими вариантами осуществления.

Примеры осуществления изобретения поясняются ниже с помощью чертежей. Показано:

фиг.1: конструкция предлагаемого изобретением устройства охлаждения в рентген-генераторе;

фиг.2: радиальное поперечное сечение предлагаемого изобретением устройства охлаждения по штриховой линии 2-2 с фиг.1;

фиг.3: схематичная характеристика изменения электрического потенциала внутри предлагаемого изобретением устройства охлаждения;

фиг.4: вариант осуществления предлагаемого изобретением устройства охлаждения из двух частей;

фиг.5: две части корпуса варианта осуществления в соответствии с фиг.4; и

фиг.6: осевое поперечное сечение устройства охлаждения в соответствии с фиг.4.

На фиг.1 показана предлагаемая изобретением система 10 для создания рентгеновского излучения, включающая в себя рентгеновскую трубку 12, устройство 14 охлаждения и источник 16 высокого напряжения. Устройство 14 охлаждения проходит вокруг некоторой части рентгеновской трубки 12 и служит как для охлаждения, так и для электрической изоляции рентгеновской трубки 12 от окружающей среды.

Устройство 14 охлаждения имеет корпус 18, имеющий газовпускное отверстие 20 и газовыпускное отверстие 22 для подвода, соответственно, для отвода газообразного охлаждающего средства. Внутри устройства 14 охлаждения охлаждающее средство проведено по спиралеобразной дорожке в газопроводном канале 24 по рентгеновской трубке 12. При этом охлаждающее средство отнимает выделяемое рентгеновской трубкой 12 тепло и отводит его в окружающую среду.

Рентгеновская трубка 12 обычно эксплуатируется с высоким напряжением от 20 до 150 кВ. Нужное высокое напряжение предоставляется источником 16 высокого напряжения и подается на рентгеновскую трубку 12 посредством соответственно предусмотренного контактирования. Чтобы обеспечить эксплуатационную безопасность системы, доступные части корпуса, в частности корпус 18 устройства 14 охлаждения, замкнуты на массу.

Поэтому устройство 14 охлаждения должно быть не только рассчитано так, чтобы могло отводиться выделяемое рентгеновской трубкой 12 тепло, но и одновременно должно также электрически изолировать рентгеновскую трубку 12 относительно окружающей среды.

Поэтому корпус 18 устройства 14 охлаждения целесообразным образом изготовлен из термопластичного материала, напр., из полисульфона. В показанном на фиг.1 варианте осуществления газовпускное отверстие 20 и газовыпускное отверстие 22 находятся каждое на торцевой стороне корпуса 18 устройства 14 охлаждения.

Прохождение газопроводного канала 24 внутри устройства 14 охлаждения отображено в поперечном сечении фиг.2. Поперечное сечение взято по линии 2-2 с фиг.1. Охлаждающий газ направляется от газовпускного отверстия 20 по спиралеобразному газопроводному каналу 24 через корпус 18 устройства 14 охлаждения. В центре устройства 14 охлаждения охлаждающий газ вступает в отношение теплообмена с рентгеновской трубкой 12 и поглощает выделяемое рентгеновской трубкой 12 тепло. После этого нагретый охлаждающий газ ведется дальше через газопроводный канал 24, пока он, наконец, не выйдет на газовыпускном отверстии 22 из корпуса 18 устройства 14 охлаждения. Винтообразно расположенные внутренние стенки устройства охлаждения, которые задают газопроводный канал 24, своим спиралеобразным расположением задают путь газового потока.

При этом длина газопроводного канала 24 должна быть выбрана такого размера, чтобы предотвращался искровой разряд между центрально расположенной, находящейся на потенциале высокого напряжения рентгеновской трубкой 12 и лежащей на потенциале массы наружной стороной корпуса 18 устройства 14 охлаждения.

При этом соответствующая минимально используемая длина газопроводного канала зависит от высоты эксплуатационного напряжения рентгеновской трубки. Вообще при этом можно сказать, что длина газопроводного канала должна была бы составлять примерно 3 мм/кВ. У рентгеновской трубки 100 кВ это означает, что длина газопроводного канала между центрально расположенной рентгеновской трубкой и газовпускным отверстием, соответственно, газовыпускным отверстием должна была бы составлять примерно 30 см.

Чтобы обеспечить эксплуатационную безопасность системы 10, не только должен быть выполнен достаточно длинный спиралеобразный газопроводный канал 24 устройства 14 охлаждения, но необходимо также позаботиться о том, чтобы не мог возникать искровой разряд в радиальном направлении через внутренние и наружные стенки корпуса 18 устройства 14 охлаждения.

Чтобы избежать такого радиального искрового разряда, сумма толщин стенок газопроводного канала 24 в радиальном направлении устройства 14 охлаждения должна быть выбрана такой, чтобы результирующая общая толщина стенки предотвращала такой искровой разряд. При этом нужная общая толщина стенок зависит от диэлектрических свойств материала, который используется для корпуса 18 устройства 14 охлаждения. Обычно используемые термопласты имеют прочность на пробой от 10 до 20 кВ/мм. Для рентгеновской трубки 100 кВ это, в свою очередь, означает, что должна быть предусмотрена общая толщина стенки примерно 10 мм, чтобы также избегать радиального искрового разряда.

В качестве примера на фиг.3 изображена характеристика изменения электрического потенциала в радиальном направлении по линии 3-3 фиг.2. Линия 3-3 ведет в радиальном направлении от наружной стороны корпуса 18 сквозь три области A, B, C стенок к рентгеновской трубке 12. На этом пути весь потенциал высокого напряжения рентгеновской трубки падает до массы. Вследствие заметно более высокого коэффициента диэлектрической проницаемости полимерного материала устройства 14 охлаждения по сравнению с коэффициентом диэлектрической проницаемости воздуха в областях A, B, C стенок получается заметно более крутое падение потенциала, чем в газопроводном канале 24. Как можно видеть из характеристики изменения потенциала на фиг.3, общая толщина областей стенок выбрана с достаточными размерами, так чтобы весь электрический потенциал рентгеновской трубки мог падать в радиальном направлении через области стенок без возникновения при этом искрового пробоя.

На фиг.4-6 показан один из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, при котором корпус 18 устройства 14 охлаждения выполнен из двух частей. При этом одна часть 18a корпуса устройства 14 охлаждения соединена с высоковольтным генератором. Другая часть 18b корпуса 18 соединена с рентгеновской трубкой 12. Как наглядно пояснено на фиг.5, эти две части 18a, 18b корпуса включают в себя каждая спиралеобразно расположенные внутренние стенки 26a, 26b, которые задают спиралеобразный газопроводный канал 24. При этом наружные стенки этих двух компонентов 18a, 18b корпуса выполнены так, что они образуют устойчивое вставочное соединение. В смонтированном состоянии спиралеобразные внутренние стенки 26a, 26b вставляются друг в друга в осевом направлении так, что свободные концы внутренних стенок одной части 18a, 18b корпуса достают каждая до торцевой стороны 28b, 28a соответственно другой части 18b, 18a корпуса. Заданный таким образом газопроводный канал 24 соответствует по существу газопроводному каналу 24, который был пояснен с помощью фиг.1-3.

Чтобы и в этом варианте осуществления устройства 14 охлаждения избежать искрового разряда, для длины газопроводного канала 24 и для суммы толщин стенок в радиальном направлении действуют те же критерии, что и в описанном ранее варианте осуществления.

На фиг.6 показано поперечное сечение в осевом направлении выполненного из двух частей устройства охлаждения. Как уже упоминалось выше, хотя спиралеобразные внутренние стенки 26a, 26b отдельных частей 18a, 18b корпуса и распространяются каждая до торцевых сторон 28b, 28a соответственно другой части 18b, 18a корпуса, но при этом для достижения охлаждающего действия настоящего изобретения не обязательно требуется воздухонепроницаемое соединение. Однако воздухопроницаемое соединение между двумя частями корпуса открывает другой потенциальный ход промежутка для искрового разряда через устройство охлаждения.

Этот потенциальный ход промежутка для искрового разряда изображен на фиг.6. Обе части 18a, 18b корпуса имеют по круглой торцевой стороне 28b и 28a. От этой торцевой стороны проходят в каждом случае спиралеобразные внутренние стенки 26a, 26b, которые образуют газопроводный канал 24. Осевая протяженность внутренних стенок 26a, 26b выбрана в каждом случае с таким размером, что их свободные концы касаются соответственно противоположной торцевой стороны 28b и 28a, так что и в этом варианте осуществления газообразная охлаждающая среда направляется по существу по сформированному таким образом газопроводному каналу 24.

На фиг.6 оставшиеся промежутки между свободными концами внутренних стенок 26a, 26b и соответственно противоположных торцевых стенок 28b, 28a в целях наглядности изображены преувеличенным образом. В реальных устройствах охлаждения возникали бы, в любом случае, узкие щели, которые пропускали бы очень малое количество охлаждающей текучей среды.

Но уже узкие щели были бы достаточны, чтобы делать возможным искровой разряд. Потенциальный путь искры изображен на чертеже фиг.6 в виде штриховой линии. Так как невозможно избежать узких щелей между частями корпуса, соответственно, их надо принять вследствие пренебрежимо малого эффекта на охлаждающее действие, при этом варианте осуществления необходимо позаботиться о том, чтобы глубина вставляющихся друг в друга внутренних стенок 26a, 26b двух частей 28a, 28b корпуса выбиралась так, чтобы и результирующий искровой промежуток тоже был достаточно длинным, чтобы при используемых высоких напряжениях избегать искрового разряда по изображенному на фиг.6 потенциальному пути искры.

Помимо этого, при использовании безвредных охлаждающих газов, таких как воздух или азот, также не обязательно необходимо обеспечивать абсолютно газонепроницаемое соединение двух частей 18a и 18b корпуса. Выходящий охлаждающий газ смешивается, в любом случае, с окружающим воздухом, но в противоположность используемым в ином случае диэлектрическим маслам не ведет к загрязнению конструктивных элементов или подлежащих контролю продуктов.

Вышестоящие рассуждения служат только для наглядного пояснения настоящего изобретения и не должны толковаться ограничивающим образом. Разумеется, специалист скомбинирует отдельные или все признаки, которые описаны в связи с отдельными вариантами осуществления, и с другими вариантами осуществления настоящего изобретения.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10 Система рентген-генератора

12 Рентгеновская трубка

14 Устройство охлаждения

16 Высоковольтный генератор

18 Корпус устройства охлаждения

20 Газовпускное отверстие

22 Газовыпускное отверстие

24 Газопроводный канал

26 Внутренние стенки корпуса

28 Торцевые стенки корпуса

30 Потенциальный искровой промежуток

Изобретение относится к области рентгенотехники. Устройство охлаждения для рентгеновских трубок в рентген-генераторах включает в себя корпус, имеющий центральное приемное устройство для помещения рентгеновской трубки, имеющий впускное отверстие для подвода газообразной охлаждающей среды, имеющий выпускное отверстие для отвода газообразной охлаждающей среды, и имеющий газопроводный канал, который проходит между впускным отверстием и выпускным отверстием. Газопроводный канал выполнен так, что он при эксплуатации проводит газообразную охлаждающую среду непосредственно по лежащему на высоком напряжении корпусу рентгеновской трубки. Газопроводный канал проходит также спиралеобразно вокруг рентгеновской трубки, так что подаваемый на рентгеновскую трубку электрический потенциал падает вдоль газопроводного канала до нулевого потенциала. Технический результат - повышение надежности работы рентгеновской трубки и уменьшение ее габаритов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство охлаждения для рентгеновских трубок в рентген-генераторе, включающее в себя корпус, имеющий

- центральное приемное устройство для помещения рентгеновской трубки,

- впускное отверстие для подвода газообразной охлаждающей среды,

- выпускное отверстие для отвода газообразной охлаждающей среды, и

- газопроводный канал, который проходит между впускным отверстием и выпускным отверстием,

при этом газопроводный канал выполнен так, что он при эксплуатации проводит газообразную охлаждающую среду непосредственно по лежащему на высоком напряжении корпусу рентгеновской трубки, и

при этом газопроводный канал проходит спиралеобразно вокруг рентгеновской трубки, так что подаваемый на рентгеновскую трубку электрический потенциал падает вдоль газопроводного канала до нулевого потенциала.

2. Устройство охлаждения для рентген-генератора по п.1, при этом корпус устройства охлаждения состоит электроизоляционного материала, предпочтительно из термопластичного полимерного материала, такого как поликарбонат, ПВХ или полиолефины, из плексигласа или из полиоксиметилена.

3. Устройство охлаждения для рентген-генератора по одному из предыдущих пунктов, при этом газопроводный канал образован двумя спиралеобразно расположенными внутренними стенками корпуса устройства охлаждения.

4. Устройство охлаждения для рентген-генератора по одному из предыдущих пунктов, при этом толщина стенки внутренних стенок выбрана так, что сумма толщин стенки в радиальном направлении является достаточно большой, так чтобы при данном используемом высоком напряжении предотвращался радиальный искровой разряд через внутренние стенки.

5. Устройство охлаждения для рентген-генератора по одному из предыдущих пунктов, при этом корпус устройства охлаждения включает в себя две соединенные с возможностью повторного смыкания части корпуса, и каждая часть корпуса включает в себя спиралеобразные внутренние стенки, которые в состыкованном состоянии входят друг в друга и тем самым задают газопроводный канал.

6. Устройство охлаждения для рентген-генератора по одному из предыдущих пунктов, при этом одна часть корпуса устройства охлаждения соединена или может соединяться с высоковольтным генератором, и при этом другая часть корпуса устройства охлаждения соединена или может соединяться с рентгеновской трубкой.

7. Рентген-генератор, включающий в себя:

устройство охлаждения по одному из предыдущих пунктов,

высоковольтный генератор

и рентгеновскую трубку,

при этом высоковольтный генератор создает высокое напряжение, необходимое для эксплуатации рентгеновской трубки,

при этом рентгеновская трубка механически и электрически соединена с высоковольтным генератором через высоковольтный контакт,

и при этом устройство охлаждения проходит спиралеобразно вокруг рентгеновской трубки, чтобы охлаждать и одновременно электрически экранировать рентгеновскую трубку.

8. Способ охлаждения рентген-генератора, включающий в себя шаги:

- предоставление высоковольтного генератора для создания высокого напряжения,

- предоставление рентгеновской трубки, которая выполнена с возможностью механически и электрически соединяться с высоковольтным генератором через высоковольтный контакт,

- предоставление устройства охлаждения по одному из пп.1-6, при этом газопроводный канал устройства охлаждения спиралеобразно проходит вокруг рентгеновской трубки, чтобы охлаждать и одновременно электрически экранировать рентгеновскую трубку,

при этом для охлаждения рентген-генератора через устройство охлаждения направляется газообразная охлаждающая текучая среда.

9. Способ по п.8, при этом достижимая с помощью газообразной текучей среды мощность охлаждения устройства охлаждения составляет до 40 Вт, предпочтительно от 0,5 до 25 Вт, и также предпочтительно 1-12 Вт.

10. Способ по п.8 или 9, при этом рентгеновская трубка эксплуатируется в импульсном режиме, так что уменьшается выделение отходящего тепла.