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CT球管的加工工艺是一个极其复杂、精密且要求极高的过程，涉及到高真空技术、高温冶金、精密机械加工、特殊材料科学和电子工程等多个领域。它是CT设备中最核心、技术壁垒最高的部件之一。本期，上海有源医疗设备展将带你了解CT球管的加工工艺。

以下是CT球管关键部件的主要加工工艺概述：

1. 阳极靶盘：

   • 材料： 通常采用高密度、高熔点的钨或钨铼合金（靶面），基底则常采用钼、石墨或复合石墨材料（用于散热和轻量化）。

   • 加工工艺：

     靶材制造： 钨粉或钨铼合金粉通过粉末冶金工艺（压制、烧结）制成高密度坯料。对于复合靶（如钼基钨靶），可能采用焊接（如钎焊、电子束焊）或特殊冶金结合工艺将钨层牢固结合到基底上。

     精密加工： 通过车削、磨削等精密机械加工将坯料加工成特定的圆盘形状（静止阳极）或旋转圆环（旋转阳极），确保极高的尺寸精度、表面光洁度和动平衡要求。

     动平衡校正： 对于旋转阳极，这是极其关键的一步。需要在超高精度动平衡机上对靶盘进行精细校正，确保其在数万转每分钟的高速旋转下振动极小，否则会导致图像伪影甚至球管损坏。

     表面处理： 可能进行抛光或其他表面处理以减少X射线散射。

2. 转子组件：

   材料： 通常采用高强度、低密度的钛合金或特殊合金。

   加工工艺：

   • 精密铸造/锻造与加工： 转子结构复杂，常采用精密铸造或锻造制成毛坯，再通过高精度数控车削、铣削、磨削等工艺加工成型。

   • 轴承安装： 将极其精密的轴承（滚珠轴承或更先进的液态金属轴承）压装或安装到转子上。液态金属轴承的制造和填充工艺要求更高。

   • 动平衡校正： 整个转子组件（包括靶盘）必须在组装后进行最终的、超高精度的动平衡校正，这是保证高速旋转稳定性的核心环节。

3. 阴极组件：

   • 灯丝： 通常采用耐高温、电子发射能力强的钨丝或钍钨丝。

     绕制： 将细钨丝绕制成特定形状（如螺旋形、发卡形）。

     处理： 进行高温定型、除气等处理以稳定其结构和发射特性。

4. • 聚焦杯： 通常由钼或镍合金制成。

     冲压/机加工： 通过精密冲压或机加工成型。

     焊接： 将灯丝精确焊接或固定在聚焦杯内特定位置，确保电子束能精确聚焦轰击到阳极靶的焦点轨迹上。

   • 绝缘与封装： 阴极组件需要精密绝缘安装到金属支架上，并通过陶瓷或玻璃与管壳绝缘密封。

5. 真空金属管壳：

   • 材料： 主体通常为无氧铜、不锈钢或特殊合金（如铬锆铜），绝缘部分为高纯度陶瓷（如氧化铝陶瓷）或玻璃。

   • 加工工艺：

     精密成型： 金属部分通过深冲、旋压、焊接等工艺制成复杂的腔体结构。

     陶瓷/金属封接： 这是核心技术难点之一。需要将金属管壳与绝缘陶瓷（或玻璃）窗口（用于X射线射出）以及电极引线进行气密性封接。常用方法有：

     超高真空处理： 焊接好的管壳需要经过严格的高温烘烤除气（通常在400°C以上长时间烘烤），以去除金属和陶瓷内部吸附的气体。

     表面处理： 内表面可能进行特殊处理（如抛光、镀膜）以减少气体释放和增强绝缘性能。

     • 钎焊： 使用特殊高温钎料在真空或保护气氛下焊接。

     • 玻璃焊料封接： 使用特制玻璃焊料进行熔封。

     • 活性金属钎焊： 处理陶瓷表面以增强与金属的焊接性。

6. 轴承系统（特别是液态金属轴承）：

   • 液态金属轴承： 这是现代高性能CT球管的主流技术。

7. • 超精密加工： 轴承的轴颈和轴瓦需要达到纳米级的表面光洁度和亚微米级的几何精度，通常需要超精密磨削、研磨甚至抛光。

   • 间隙控制： 轴颈与轴瓦之间的间隙是微米级的，制造和装配精度要求极高。

   • 液态金属填充： 在超高真空环境下，将低熔点、低蒸气压的液态合金（通常是镓铟锡合金）精确注入并填充到轴承间隙中。此过程需严格防止氧化和污染。

   • 密封： 需要有效的动态密封（如磁流体密封）防止液态金属在高速旋转下泄漏。

8. 散热系统集成：

   • 油冷球管：将加工好的管芯精密装配到充满绝缘冷却油的金属外壳中，油路设计对散热效率至关重要。

   • 金属管壳直接冷却：管壳本身设计有复杂的冷却流道，通过特殊加工（如内部铣槽、焊接冷却板）实现，需要与外部冷却系统精密对接。

9. 总装与排气（抽真空）：

   • 超高洁净环境： 所有内部组件的最终组装必须在超高洁净度（百级或更高）的洁净室或真空手套箱内进行，严防污染。

   • 精密装配： 将阳极转子、阴极组件、轴承（若为LMB已预装）、内部屏蔽结构等精密安装定位到管壳内。

   • 超高真空排气： 这是最核心、最关键的工艺环节之一。

     将组装好的管芯连接到超高真空排气台上。

     进行长时间、多阶段的高温烘烤（远高于工作温度），彻底释放材料内部吸附的气体。

     同时利用高真空泵组（如分子泵、离子泵、低温泵）将气体抽出。

     可能使用吸气剂（蒸散型或非蒸散型）在封离后维持管内超高真空度（通常要求优于10^-7 Pa）。

     在真空环境下或在封离前对灯丝进行“激活”处理（通电加热除气）。

   • 封离： 当真空度达到要求且除气充分后，在真空环境下将排气管熔封，使球管内部形成永久性的超高真空环境。

10. 老练测试：

    • 封离后的球管需要进行严格的老化测试。

    • 逐步施加电压和管电流，让内部组件（尤其是阴极灯丝）在接近工作条件下稳定运行一段时间。

    • 剔除早期失效的产品，确保出厂的球管性能稳定可靠。

    • 测试电气性能（电流、电压稳定性）、真空度（通过火花检漏或离子电流判断）、X射线输出特性等。

11. 最终组装与测试：

    • 将老练合格的管芯装入最终的外壳（含散热油或冷却接口、高压插座等）。

    • 进行全面的出厂测试，包括高压耐受性测试、X射线质和量测试、旋转阳极性能测试（启动时间、转速、噪音、振动）等。

总结关键工艺难点：

• 超高真空获得与维持： 贯穿始终的核心要求。

• 高温材料与冶金： 靶材、灯丝等需承受极端高温。

• 极端精密机械加工： 特别是旋转阳极的动平衡、液态金属轴承的间隙和光洁度。

• 陶瓷-金属气密封接： 保证长期可靠性和真空度。

• 热管理： 高效散热设计（油路、冷却流道）是球管寿命的关键。

• 超高洁净度控制： 防止污染导致真空破坏或打火。

• 复杂系统的集成与测试： 涉及多学科，良品率控制难度大。

因此，CT球管的制造是一个集材料科学、精密工程、真空物理和电子技术于一体的顶尖制造工艺，需要极其严格的过程控制和尖端设备，这也是其成本高昂的主要原因。全球只有少数几家公司（如GE, Siemens, Philips, Canon(原Toshiba), Varex Imaging等）掌握其核心制造技术。

文章来源：光学量检测

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