X射线发射器制造技术

本发明专利技术描述了一种适于在短时间内对大体积的材料均匀消毒的X射线发射器，该发射器具有长形的X射线靶窗口（22）和安装在真空室（1）中的相应的长形的电子源（5）。来自电子源的电子朝向X射线靶窗口（22）加速，该X射线靶窗口（22）当受到来自真空室（1）内的电子照射时生成从真空室（1）向外指向的X射线。电子源（5）的长形形式确保在电子源（5）的长度上具有基本上恒定的线性分布的均匀分布的电子束到达长形X射线靶窗口（2），使得从X射线靶窗口（2）生成的X射线相应地均匀分布。X射线靶窗口（2）包括支撑基底（23，24），并且在其内表面上承载由诸如钽或钨之类的靶材料制成的X射线靶层。还描述了用于制造X射线发射器的过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术描述了一种适于在短时间内对大体积的材料均匀消毒的X射线发射器，该发射器具有长形的X射线靶窗口（22）和安装在真空室（1）中的相应的长形的电子源（5）。来自电子源的电子朝向X射线靶窗口（22）加速，该X射线靶窗口（22）当受到来自真空室（1）内的电子照射时生成从真空室（1）向外指向的X射线。电子源（5）的长形形式确保在电子源（5）的长度上具有基本上恒定的线性分布的均匀分布的电子束到达长形X射线靶窗口（2），使得从X射线靶窗口（2）生成的X射线相应地均匀分布。X射线靶窗口（2）包括支撑基底（23，24），并且在其内表面上承载由诸如钽或钨之类的靶材料制成的X射线靶层。还描述了用于制造X射线发射器的过程。【专利说明】X射线发射器本专利技术涉及到还被称作为X射线发射器或X射线管的X射线发射装置。特别地，本专利技术涉及能够例如用于通过使用强剂量的X射线照射对象来为对象消毒的高能量X射线发射器。X射线照射通常用于对例如包装、医疗器械、医用植入物、用于输血的血液之类的物品、或者诸如水果之类的食物产品进行消毒。X射线辐射特别适于对对象进行消毒或巴氏杀菌，不仅因为X射线是高度电离的，还因为X射线能够深入地穿透到正在进行处理的对象中。例如，用于输血的人体血浆能够通过暴露于近似为25Gy的X射线辐射剂量下而进行处理(I戈瑞(gray (Gy))被定义为每千克的被照射物质吸收I焦耳的电离辐射能量)。这大约为对人体致命的辐射量的5倍。这样的辐射剂量能够通过使用诸如铯137或钴60之类的同位素来生成、或者通过使用X射线管来生成。然而，同位素源难以管理和调节(同位素源不能够关闭)并且同位素源趋向于产生不均匀散布的辐射，因而被照射的材料的不同区域接收不同剂量的福射。当X射线穿透被照射的材料时，X射线福射还会衰减，这进一步导致在被照射的体积的不同部分中照射量的不同。在理想的情形下，这种不同应当完全消除，其中最大/最小比(max/min ratio)为1.0:1,但是现有技术的系统迫使操作人员满足于最大/最小比约为1.5:1 (或当被照射体使得辐射必须通过特定深度进入材料中时会更高)。X射线管已经被使用，但是迄今还不能够生成满意的量的均匀的X射线辐射，除非以多个大的X射线管的阵列的方式使用。这种阵列结构笨重，仍留下以下未解决的问题:a)增加被照射的材料的产出量，并且b)产生均匀分布的照射能量。例如，通常的现有技术照射过程能够涉及使用两个3kW的X射线管来照射体积为1.5升的液体。这种设置将提供大约为4Gy/分钟的照射剂量(在体积中的最少被照射的点处进行测量)。因此在这种设置中通常需要6分钟或7分钟的照射时间以实现对体积的完全照射。使用同位素源需要类似的照射时间。这些是慢的照射率(irradiation rate),并且通常代表了照射过程中的关键瓶颈。本专利技术的目的是提供一种下述X射线发射器，该X射线发射器能够通过使用数量显著减少的X射线发射器单元来提供体积的更大且更均匀的照射(增加的辐射强度和提高的辐射均匀度二者都使得照射时间能够缩短)。已知的是，与现有装置相比，本专利技术的X射线发射器能够用一半的照射时间和一半数目的管来照射两倍的体积。X射线管通常包括阴极电子源和阳极，该阳极用于使得从阴极发射的电子朝向靶加速，该靶由当受到电子轰击时生成X射线的某种合适的材料制成。该管还包括X射线通过其从该管发射出的孔或窗口。由于从阴极发射的电子通过真空移动到靶，所以窗口被构造成承受真空室内部的真空与室外部的空间之间的压力差，同时还使X射线能够从真空室自由穿出。在美国专利US6931095中描述了现有技术的X射线消毒系统的示例，该美国专利US6931095试图通过使用撞击转换板的扫描电子束来生成扫描(定向的)X射线输出以解决上述问题。能够对发射出的X射线进行调制(例如，通过占空比)以补偿X射线发射器的几何形状和/或被照射的对象的几何形状。在US6931095中提出的解决方案确实在一定程度上提高了照射的均匀度，但是该系统复杂且笨重，除了使得能够立刻照射更大的体积因此减少待照射的对象必须移动的次数外，仍然没有解决加速消毒过程的问题。US6931095的X射线发射器也很庞大，这对能够结合到一个照射系统中的装置的数量产生了物理限制。因此，问题仍然是如何在不失去对整个被照射体积的照射分布的均匀度的情况下使用更紧凑的X射线发射器来生成更大剂量的X射线辐射。本专利技术解决了现有技术中的这些和其他问题，本专利技术的目的是提供一种X射线发射器，该X射线发射器包括真空室中的电子源和电子加速器，电子加速器设置成使得电子从电子源加速通过真空室到达X射线靶窗口，该X射线靶窗口在受到来自真空室内的电子照射时生成从真空室向外指向的X射线；电子源具有长形的形式，并且设置成提供在靶窗口的长度上基本上有恒定的线性分布的电子；X射线靶窗口具有长形的形式；电子加速器设置成对在长形电子源的长度上基本上均匀分布的电子进行加速，使得由此加速的电子以在长形靶窗口的长度上基本上均匀分布的方式到达靶窗口 ；X射线靶窗口包括支撑基底，该支撑基底支承靶层，靶层由当受到来自电子源的入射电子的撞击时发射X射线的靶材料制成。通过使用长形的电子源和相应的长形的靶窗口，能够保持照射的均匀度。通过使用结合有窗口的X射线靶，能够使得X射线源接近被照射的体积。根据本专利技术的X射线发射器的第一实施方式，支撑基底包括X射线基本上可透射的材料的平面基底片，该基底片具有足够的结构强度，以使得该基底片能够在仅靶窗口的边缘区域处被支撑的情况下抵抗真空室的内部与真空室的外部之间的压力差。靶材料被粘附、熔合或沉积到基底片的面向内的表面上。基底片包括铜片或主要包含铜的合金片，该铜片的厚度在0.7_与2_之间。例如，使用简单的用于窗口的铜片导致更简单且更可靠的构造。根据本专利技术的X射线发射器的第二实施方式，支撑基底包括肋状结构，该肋状结构包括来自电子源的电子能够穿过其到达靶层的开口。在本实施方式中，靶层能够包括附接到支撑基底的靶材料的箔或者固定到肋状结构的X射线可透射材料的箔，该靶层被固定到X射线可透射的箔的面向内的表面。X射线可透射的箔能够为铜或者主要包括铜的合金，并且厚度在0.1mm与0.5mm之间。靶层被粘附、熔合或沉积到箔的面向内的表面上。根据本专利技术的X射线发射器的第三实施方式，支撑基底包括至少一个冷却剂通道。能够使用多个冷却剂通道，该多个冷却剂通道至少横跨靶层的暴露于来自电子源的电子的轰击的区域而分布。靶材料能够为下述材料中的一者或更多者:钽、钨、或者包含钽或钨的混成物(amalgam)或合金。长形的电子源和X射线靶窗口各自的长度优选地以小于20%的长度彼此不同。这确保了从电子束到X射线束的能量传递均匀且能够容易地控制。本专利技术的目的还在于提供一种生产如上文中描述的X射线发射器的靶窗口的方法，该方法包括:第一步骤，形成靶窗口支撑基底，该靶窗口支撑基底具有足够的结构强度使得该靶窗口支撑基底能够在仅靶窗口的边缘区域处被支撑的情况下抵抗真空室的内部与真空室的外部之间的压力差；以及第二步骤，在支撑基底上形成靶层，该靶层由当受到来自电子源的入射电子撞击时发射X射线的靶材料制成。第二步骤能够包括用于将靶材料沉积到支撑基底上的平版印制过程，或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：维尔纳·哈格，托尼·瓦贝尔，汉斯鲁道夫·埃尔泽纳，本诺·齐格利格，多米尼克·克洛塔，乌尔斯·霍斯泰特勒尔，
申请(专利权)人：康姆艾德控股公司，
类型：
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