Изобретение относится к области рентгеновской техники и может найти применение в медицине, научных исследованиях и оптоэлектронике.The invention relates to the field of X-ray technology and may find application in medicine, scientific research and optoelectronics.
Известна рентгеновская трубка, по патенту России №29405 на полезную модель, содержащая вакуумную оболочку с выводным окном и размещенные внутри вакуумной оболочки источник электронов, фокусирующую электронно-оптическую систему и анод, на поверхность которого нанесен слой металла мишени, при этом поверхность анода с нанесенным на нее слоем металла мишени имеет наклон по отношению к оси пучка электронов в месте формирования последним фокального пятна, а анод имеет край, расположенный в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов, выводное окно также расположено в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов, и его внутренняя поверхность примыкает к указанному краю анода, а источник электронов и фокусирующая электронно-оптическая система выполнены и установлены с возможностью формирования пучком электронов фокального пятна на слое металла мишени, нанесенном на поверхность анода, вблизи края анода, к которому примыкает внутренняя поверхность выводного окна.A known X-ray tube, according to the patent of Russia No. 29405 for a utility model, containing a vacuum shell with an exit window and an electron source placed inside the vacuum shell, focusing the electron-optical system and the anode, on the surface of which a layer of target metal is deposited, while the surface of the anode is deposited on the layer of the target metal has an inclination with respect to the axis of the electron beam at the last focal spot formation, and the anode has an edge located at the end of the x-ray tube opposite the source of electrons, the exit window is also located at the end of the x-ray tube opposite the electron source, and its inner surface is adjacent to the specified edge of the anode, and the electron source and the focusing electron-optical system are made and installed with the possibility of the formation of a focal spot electron beam on the target metal layer deposited on the surface of the anode, near the edge of the anode, which adjoins the inner surface of the output window.
Недостатком известной рентгеновской трубки является невозможность модулирования ее излучением.A disadvantage of the known x-ray tube is the inability to modulate its radiation.
Техническим результатом является осуществление возможности модуляции излучения рентгеновской трубки.The technical result is the possibility of modulating the radiation of an x-ray tube.
Указанный технический результат достигается тем, что в рентгеновской трубке с модулируемым излучением, содержащей вакуумную оболочку с выводным окном, прозрачным для рентгеновского излучения и размещенные внутри вакуумной оболочки источник электронов, фокусирующую электронную систему и анод, на поверхность которого нанесен слой металла мишени, а в качестве источника электронов применяется микроканальная пластина, на вход которой подается ультрафиолетовое излучение фотодиода или полупроводникового лазера.The specified technical result is achieved in that in an X-ray tube with modulated radiation, containing a vacuum shell with an exit window that is transparent to X-ray radiation and placed inside the vacuum shell, an electron source, a focusing electron system and an anode, on the surface of which a layer of target metal is deposited, and as An electron source uses a microchannel plate, the input of which is supplied with ultraviolet radiation from a photodiode or a semiconductor laser.
Сущность заявляемого изобретения иллюстрируется графическими материалами, где на фигуре 1 дано схематическое изображение рентгеновской трубки с модулируемым излучением.The essence of the invention is illustrated by graphic materials, where figure 1 shows a schematic representation of an x-ray tube with modulated radiation.
Рентгеновская трубка с модулируемым излучением содержит вакуумную оболочку 1 и цоколь 2, расположенный на ее внешней стороне. В вакуумной оболочке 1 расположен ультрафиолетовый источник модулированного света (фотодиод, полупроводниковый лазер 3), излучение которого подается на вход микроканальной пластины 4, с выхода которой снимается поток вторичных электронов, сгенерированных в микроканальной пластине 4. Поток электронов попадает на анодный узел 5, в котором формируется электронный пучок, подающийся на мишень 6.X-ray tube with modulated radiation contains a vacuum shell 1 and a cap 2 located on its outer side. An ultraviolet modulated light source (photodiode, semiconductor laser 3) is located in the vacuum shell 1, the radiation of which is fed to the input of the microchannel plate 4, from the output of which a stream of secondary electrons generated in the microchannel plate 4 is removed. The electron stream enters the anode assembly 5, in which an electron beam is formed, which feeds onto the target 6.
Рентгеновская трубка с модулируемым излучением работает следующим образом. Напряжение питания подается на цоколь 2, а через него на ультрафиолетовый полупроводниковый фотодиод или лазер 3, излучение которого подается на вход микроканальной пластины 4, содержащей большое число стеклянных трубок (каналов) диаметром 5-15 микрон с внутренней полупроводящей поверхностью, имеющей сопротивление от 20 до 1000 Мом. Когда ультрафиолетовый фотон попадает в стенку канала, он выбивает электроны, которые ускоряются электрическим полем, созданным напряжением, приложенным к концам канала. Вторичные электроны летят по своим параболическим траекториям, пока не попадут на стенку, в свою очередь, выбивая еще большее количество вторичных электронов. Этот процесс, по мере пролета вдоль канала, повторяется много раз и на выходе микроканальной пластины 4 формируется электронная лавина, которая проходя через анодный узел 5, формируется в электронный пучок, который попадая на мишень 6, тормозится, являясь, таким образом, источником тормозного и характеристического излучения, спектр которого находится в рентгеновском диапазоне.X-ray tube with modulated radiation operates as follows. The supply voltage is supplied to the cap 2, and through it to the ultraviolet semiconductor photodiode or laser 3, the radiation of which is fed to the input of the microchannel plate 4 containing a large number of glass tubes (channels) with a diameter of 5-15 microns with an internal semiconducting surface having a resistance of 20 to 1000 Mom When an ultraviolet photon hits the wall of the channel, it knocks out electrons, which are accelerated by the electric field created by the voltage applied to the ends of the channel. Secondary electrons fly along their parabolic trajectories until they hit the wall, in turn, knocking out even more secondary electrons. This process, as it flies along the channel, is repeated many times and at the exit of the microchannel plate 4 an electron avalanche is formed, which, passing through the anode assembly 5, is formed into an electron beam, which, when it hits the target 6, is inhibited, thus being a source of inhibitory and characteristic radiation, the spectrum of which is in the x-ray range.
Заявляемая рентгеновская трубка позволяет осуществлять модуляцию потока рентгеновских фотонов и получать импульсы рентгеновского излучения в большом диапазоне длительностей и скважностей, а также дает возможность программного управления процессом излучения, как по длительности сгустков, так и по дозам облучения в заданном временном интервале. Модуляция излучения рентгеновской трубки осуществляется благодаря тому, что управление рентгеновским излучением фактически сводится к управлению источником ультрафиолетового излучения, что само по себе не представляет никаких трудностей. Кроме того, отсутствие традиционного катода с накалом существенно увеличивает срок службы рентгеновской трубки и повышает надежность ее работы.The inventive x-ray tube allows you to modulate the flux of x-ray photons and receive pulses of x-ray radiation in a wide range of durations and duty cycles, and also allows programmed control of the radiation process, both in the duration of the clots and in the radiation doses in a given time interval. The modulation of the radiation of the x-ray tube is due to the fact that the control of x-ray radiation actually comes down to control the source of ultraviolet radiation, which in itself does not present any difficulties. In addition, the absence of a traditional cathode with a filament significantly increases the life of the X-ray tube and increases the reliability of its operation.
Применение заявляемой рентгеновской трубки позволит существенно расширить диапазон практического применения рентгеновского излучения.The use of the inventive x-ray tube will significantly expand the range of practical applications of x-ray radiation.