钼组件对于计算机轴向断层扫描(CAT,或CT) 设备中使用的高功率X射线管的运行至关重要。产生X射线的真空管在许多方面类似于早期电子设备中使用的真空管,但它必须经受严苛得多的热环境和应力环境。图1是一张当代X射线管的照片。它具有与电子管类似的元件:阴极 (电子源) 和阳极或靶 (电子接收器) 。X射线管中的电子不像在电子管中那样传输信号,而是将其能量注入靶,从而产生X射线。该过程本身效率不高,而大电流和高加速电压可增加所产生的 X 射线数量。大多数电子束能量会产生热,而不是 X 射线,因此靶材料必须能够承受非常高的温度。阴极组件采用钼轧制产品机加工而成的部件,部件必须能够承受内部灯丝施加的热负荷。转子也采用机加工的钼或钼合金Mo-TZM圆棒,因为它可承受大型靶材的旋转负荷,并为靶材导热和散热。高温强度对于这个组件也极为重要。靶材可能是X射线管中最重要的部分,因为它必须承受极高的温度、很高的热应力以及旋转靶材离心力带来的机械应力,旋转速度可高达10,000 RPM。靶材通常由钼合金Mo-TZM 或类似于TZM 的专利碳化物强化合金制成,以承受这些应力。它的外表面包含一条由钨铼合金制成的整体轨道,在运行期间可超过其熔化温度的70%。靶材和轨道作为一个单独的组件来制造,在钢模具中进行粉末压制并烧结使靶材致密化,并使钨铼合金轨道与钼合金Mo-TZM 基体结合。然后将烧结靶材进行热锻以使其略微致密并提高其强度,机加工到最终尺寸,并钎焊到碳散热器上,散热器目的是存储X射线管运行时产生的热量并以受控方式散热。有些靶材设计要求对石墨散热器施加涂层以增加其热发射率。图2是一个制造后测试中的成品管。
图1 X射线管靶材的转子 (A)、杆 (B) 和带有钨铼合金轨道 (D)的钼合金靶 (C),用于产生X射线。图中还显示了石墨散热器 (E) 和包含钨丝的阴极杯(F) ©Plansee SE (X 射线管由Dunlee生产)
钼片在捕获X射线信号进行分析的探测器阵列中也很重要。图3显示了扫描期间X射线管和探测器阵列如何围绕患者旋转。这两个组件通过一个大型龙门架组件相互连接,旨在保持彼此之间的几何关系不变。这是必要的,因为需要数学精密度来分析信号。
图3 CAT扫描仪X射线管和探测器阵列草图
国际钼协会 (IMOA) 是一个以科学为宗旨的非赢利性行业协会,成立于1989年。目前,其会员代表着全球90%以上的钼矿山产量和几乎全部的冶炼能力。
国际钼协会具有前瞻性的市场开发项目,旨在提高人们对钼的认知,促进钼及含钼材料的应用。通过举办专题讲座和培训,提供技术咨询、出版技术手册、案例研究、行业简报和统计数据以及网站和微信公众号等途径,向制造商、工程师、设计师、材料决策者和广大公众介绍含钼材料的特性及适用性,宣传钼对于可持续发展的积极作用。我们资助科研项目,发现和开发新的应用领域或扩大现有的终端应用。我们还协调业内各方应对法规并利用严谨的科学依据促进法规的合理化。