对X射线管结构的研究

对 X射线管结构的研究

范凯琪

宁波伊士通技术股份有限公司 ，浙江省宁波市 315000

摘 要：本文主要从研究背景、技术方案等方面对一种X射线管结构进行研究讨论，X射线管结构主要从旋转角度以及升降结构两方面进行研究，该产品在传统X射线管的基础上进行改进创新，从而创造出更具实用性的X射线管。

关键词：X射线管、旋转、升降

一、技术背景

因为本文主要从X射线管旋转角度与升降两方面对其结构的改进进行研究讨论，所以笔者也将从两方面进行背景的阐述。

目前行业内经常使用的X射线管旋转角度调整结构主要由支撑架、支撑座、转动轴承及插销组件组成，支撑架是一块两边折起一定高度的钢板，折起部分焊有一段短轴，该短轴与嵌在支撑架内的转动轴承配合使支撑板和支撑架形成转动副，X射线管固定在支撑架的底面上，可以随着支撑架绕侧面短轴的中心线旋转，侧面短轴外圈密布定位孔，当X射线管旋转至目标角度，位于支撑座上的插销组件的插销就会落入支撑架侧面的定位孔形成定位。但笔者发现此结构有一定方面的不足：支撑板侧面定位孔布置得再密，插销落位时也会存在盲区，无法实现X射线管的精准定位；X射线管定位或改变旋转角度时需要插拔侧面的插销组件，使用较为繁琐等问题。

目前，常用的X射线管升降结构由立柱、滑车、链条、链轮、电机组成，X射线管通过螺钉与滑车连接，滑车上的滑轮与立柱内部的直线导轨配合，可以在立柱内部上下滑动，滑车与链条连接，电机驱动链轮，最终带动X射线管上下升降。故也存在一定问题例如：链条存在断裂的风险，一旦发生断裂会导致X射线管掉落，造成人员损伤；过于依赖电机，一旦电机发生故障则无法启用设备。

故笔者针对上述结构方面的缺陷，进行了相应的技术改进，接下来，笔者将详细阐述其技术方案。

二、旋转角度调整结构技术方案

2.1方案：

如下图1和2所示为一种X射线管旋转角度调整结构。X射线管和束光器分别从上下两侧固定在支撑架组件上，轴承座固定在支撑座组件的内侧，滚动轴承装在轴承座内孔里，支撑架组件插入轴承的内圈，弹性组件放置在角度盘端面的孔里，调整块固定在角度盘中心，螺钉依次穿过角度盘、碟形垫片、轴承座、滚动轴承最终固定于支撑架组件上，角度盘的与支撑架组件通过型面配合达到联动效果，又由于X射线管固定在支撑架组件上，最终形成X射线管和角度盘的旋转联动效果。

如附图3所示为装配后的剖视图。碟形垫片7被压紧于调整块与轴承座之间，压紧后的反向弹力使角度盘在转动时产生阻尼，调整块和角度盘通过螺纹连接，可以旋转调整块来改变其轴向位置从而改变碟形垫片的受压程度，借此调整角度盘的转动阻尼使其达到可在任意角度停止的效果，X射线管通过支撑架组件与角度盘保持联动，同样达到在任意角度停止的效果。

如图4和5所示为X射线管旋转角度调整结构的侧视图。角度盘外侧端面外圈印有刻度标识，支撑座组件外侧印有三角标，三角标指向的刻度即为X射线管的旋转角度，附图4为度初始状态，附图8为旋转一定角度后的状态。

2.2附图说明：

图1

图2

图3

图4

图5

三、升降结构技术方案

3.1方案：

如图1所示的一种X射线管升降结构。X射线管组件通过螺钉固定在连接座上，套管依次穿过弹力杆组件的前端和连接座，使前端形成转动副，插销从反向穿入套管，穿出后用挡圈紧固，中心轴依次穿过基台和弹力杆组件的后端，使后端形成转动副，中心轴两端用挡圈紧固，罩壳与连接座通过螺钉连接，基台两侧的轴肩螺钉将罩壳以转动副的形式固定在基台上，至此一共形成个转动副，下盖板固定在罩壳的底部，对内部结构进行封闭，同时巩固框架整体强度。

如图2所示为弹力杆组件的结构。中心轴依次穿过弹簧罩壳、弹簧后底座、大压缩弹簧、套管、小压缩弹簧、弹簧前底座及弹簧压板，中心轴的后端与固定块连接，圆柱销依次穿过固定块和中心轴进行紧固，中心轴的前端开槽螺母连接，开口销依次穿过开槽螺母和中心轴形成紧固。至此，两个压缩弹簧被压缩于弹簧罩壳内部，滑块可以在弹簧罩壳的侧板上移动，移动的位置不同代表着压缩弹簧的压缩量不同，从而直接影响整个弹力杆组件的拉力。

如图1所示,X射线管位于整个装置的前端，同时受到重力和弹力杆组件的拉力，X射线管升降的过程中，重力保持不变，拉力却随着弹力杆组件长度的变化而变化，以轴肩螺钉的位置为旋转中心，通过计算保持重力矩和拉力矩维持在较小的差值内，由于弹力杆组件的拉力值数量级较大，各转动副内部存在较大的静摩擦，这部分摩擦形成的阻尼正好可以覆盖重力矩和拉力矩的差值，因此可以使X射线管在行程范围内的任意空间位置都可以达到停驻的效果，需要改变其位置时只需手动拉至目标位置即可。

3.2附图说明

图1

图2

四、技术优点

4.1旋转角度调整结构

1、此结构可以使X射线管在任意角度停住，解决了现有技术中侧面插销与定位孔存在定位盲区的问题，实现无级定位。

2、定位X射线管旋转角度时，不用依靠额外的辅助装置(如侧面插销），手松开即可实现定位。

3、通过旋转调整块可以调节X射线管角度调节力度的大小，提高可用性。

4、通过弹性单元可以实现初始角度的快速复位，无需借助刻度指示。

4.2升降结构

1、该结构的拉力来源于对弹簧的压缩，在使用过程中弹簧即使发生断裂也仍然处于压缩状态，不会影响整体支持强度，不会导致X射线管的意外掉落。

2、该结构实现了对X射线管高度的纯手动调节，不再依赖电机，避免了电机故障带来的不可使用的风险，提升了产品的可用性。

五、结语

由上文可知本产品在传统的技术水平上进行了一定的技术创新和改进，使得X射线管不管是在升降结构还是旋转调整结构方面都进行了优化，让产品的可用性、安全性、便利性都得到了一定的提升，另一方面，也可使使用者在使用过程中的体验感增加，由此可见是一款不管对消费者还是生产者来说都是一件更为优质的产品。

参考文献

[1]邵欣. 透射阳极X射线管靶结构设计的第一原理研究[D]. 沈阳师范大学, 2012.

[2]王奇志, 沙京田, 任翔,等. X射线管结构与焦斑关系研究[J]. 光电子技术, 2013(1):6.

[3]田宇纮, 商颖健. 一种调整X射线管位置的机械结构:, CN2938083Y[P]. 2007.

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