RU2515281C1 - Pulsed x-ray tube - Google Patents
Pulsed x-ray tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515281C1 RU2515281C1 RU2012153471/07A RU2012153471A RU2515281C1 RU 2515281 C1 RU2515281 C1 RU 2515281C1 RU 2012153471/07 A RU2012153471/07 A RU 2012153471/07A RU 2012153471 A RU2012153471 A RU 2012153471A RU 2515281 C1 RU2515281 C1 RU 2515281C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- diameter
- base
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рентгеновской техники и может быть использовано при разработке импульсных рентгеновских трубок для использования в малогабаритных рентгеновских аппаратах, в частности для медицинской диагностики и лечения заболеваний, а также в других областях техники.The invention relates to the field of x-ray technology and can be used in the development of pulsed x-ray tubes for use in small x-ray machines, in particular for medical diagnosis and treatment of diseases, as well as in other areas of technology.
Известна острофокусная импульсная рентгеновская трубка, состоящая из катода, включающего шайбу из термостойкого диэлектрика, на которой расположена гребенка, образованная металлической шайбой, имеющей радиальные прорези, расходящиеся от центра, с внутренним диаметром больше, чем внутренний диаметр диэлектрической шайбы, анода, предназначенного для торможения электронного пучка и генерации рентгеновского излучения, выполненного в виде стержня, заканчивающегося конической поверхностью, вершина которой имеет форму полусферы и проходит по оси отверстия диэлектрической шайбы, так чтобы торец анода выступал за плоскость диэлектрической шайбы, на которой установлена гребенка, на расстояние, равное величине радиуса полусферы токоввода для подачи высокого импульсного напряжения, герметичного корпуса, выполненного из изолирующего материала, с окном для вывода рентгеновского излучения [патент РФ №2174726, H01J 35/00, Н05G 1/02, 2001 г.].Known sharp-focus pulsed x-ray tube, consisting of a cathode, including a washer made of a heat-resistant dielectric, on which there is a comb formed by a metal washer having radial slots diverging from the center, with an inner diameter larger than the inner diameter of the dielectric washer, an anode designed to inhibit electronic beam and the generation of x-ray radiation, made in the form of a rod ending in a conical surface, the top of which has the shape of a hemisphere and a passage t along the axis of the hole of the dielectric washer, so that the end of the anode protrudes beyond the plane of the dielectric washer on which the comb is mounted, at a distance equal to the radius of the hemisphere of the current lead for supplying high pulse voltage, a sealed enclosure made of insulating material, with a window for outputting x-ray radiation [RF patent No. 2174726, H01J 35/00, H05G 1/02, 2001].
Такая конструкция обеспечивает пространственную равномерность рентгеновского излучения, стабильного от импульса к импульсу за счет множества источников электронов, равномерно расположенных по окружности в местах касания металлических концов гребенки с диэлектрической шайбой, где при подаче импульсного напряжения возникает высокая напряженность электрического поля, что вызывает разряд в микрозазорах между металлом и диэлектриком. К достоинству рентгеновской трубки следует отнести малый размер фокусного пятна 1,2 мм, что в 2-2,5 раз меньше, чем у рентгеновских трубок ИМА-2 и ИМА-5, используемых в большинстве импульсных рентгеновских аппаратах. Малый размер фокусного пятна позволяет осуществлять контроль объектов с повышенной разрешающей способностью за счет меньшей геометрической нерезкости.This design provides spatial uniformity of X-ray radiation, stable from pulse to pulse due to the many sources of electrons, evenly spaced around the circumference at the points of contact of the metal ends of the comb with a dielectric washer, where when applying a pulsed voltage there is a high electric field, which causes a discharge in microgaps between metal and dielectric. The advantage of the X-ray tube is the small focal spot size of 1.2 mm, which is 2-2.5 times smaller than the X-ray tubes IMA-2 and IMA-5 used in most pulsed x-ray machines. The small size of the focal spot allows you to control objects with high resolution due to less geometric blur.
Основным недостатком данной конструкции рентгеновской трубки является ее небольшой срок службы при работе в импульсных рентгеновских аппаратах для дефектоскопии металлоконструкций, что связано с отсутствием в данной рентгеновской трубке хорошего теплоотвода, так как она выполнена в металлостеклянном исполнении и все металлические детали за исключением анода и катода изготовлены из прецизионного сплава (29НК), имеющего одинаковый со стеклом коэффициент линейного термического расширения (КЛТР) с очень низкой теплопроводностью.The main disadvantage of this design of the X-ray tube is its short life when working in pulsed X-ray apparatus for defectoscopy of metal structures, which is associated with the absence of a good heat sink in this X-ray tube, since it is made in a metal-glass version and all metal parts except the anode and cathode are made of precision alloy (29NK), which has the same coefficient of linear thermal expansion (CTE) with glass with very low thermal conductivity.
Отсутствие в этой рентгеновской трубке хорошего теплоотвода значительно ограничивает срок службы при работе в жестких энергетических режимах. Внутренняя поверхность изолятора конструктивно не защищена от попадания продуктов эрозии материала электродов, что ограничивает электрическую прочность и соответственно долговечность.The absence of a good heat sink in this x-ray tube significantly limits the service life when operating in harsh energy modes. The inner surface of the insulator is not structurally protected from the ingress of products of erosion of the electrode material, which limits the electric strength and, accordingly, durability.
Известна также импульсная рентгеновская трубка, содержащая металлический корпус в виде полого цилиндра, одно основание которого соединено с большим основанием изолятора, выполненного в виде усеченного конуса и расположенного вне корпуса, а другое основание корпуса соединено с окном для вывода рентгеновского излучения и катодом, через отверстие в центре которого в направлении окна проходит острийный анод, первый защитный экран в виде цилиндрического стакана с отверстием в центре дна, соединенный с корпусом и ограничивающий объем, в котором соосно расположены острийный анод и второй защитный экран в виде диска, вывод анода, проходящий через отверстие в дне первого экрана в полость изолятора и соединенный с его меньшим основанием [Л.Я.Морговский, Е.А.Пеликс. Импульсная рентгенография. Аппараты серии «Арина», ООО «Спектрофлэш», Санкт-Петербург, 1999 г.].Also known is a pulsed X-ray tube containing a metal housing in the form of a hollow cylinder, one base of which is connected to a large base of an insulator made in the form of a truncated cone and located outside the housing, and the other base of the housing is connected to a window for outputting X-ray radiation and a cathode through an opening in in the center of which, in the direction of the window, there passes a pointed anode, the first protective screen in the form of a cylindrical glass with an opening in the center of the bottom, connected to the body and limiting the volume into the cat The tip anode and the second protective screen in the form of a disk are coaxially arranged, the anode output passing through the hole in the bottom of the first screen into the insulator cavity and connected to its smaller base [L.Ya. Morgovsky, E.A. Peliks. Pulse radiography. Devices of the Arina series, Spectroflash LLC, St. Petersburg, 1999].
Преимуществом данной рентгеновской трубки является ее простота, низкая себестоимость и малый вес. В данной конструкции цилиндрический экран и защитный экран в виде диска, расположенный на выводе анода, защищают внутреннюю поверхность изолятора от напыления продуктами эрозии материала электродов. Однако для обеспечения электропрочности рентгеновской трубки цилиндрический экран не может быть глубоко внедрен в объем изолятора, поэтому его экранирующие действия неэффективны. К тому же он выполнен из ковара (29НК), обладающего низкой теплопроводностью, и не имеет контакта с внешней средой, так как находится внутри вакуумной оболочки. В процессе работы рентгеновской трубки цилиндрический экран сильно разогревается из-за плохого теплоотвода во внешнюю среду, поэтому продукты эрозии материалов электродов плохо осаждаются на внутренней поверхности цилиндрического экрана, запыляя при этом нижнюю часть изолятора ближе к месту соединения изолятора с выводом анода, что значительно снижает электрическую прочность рентгеновской трубки, ограничивая ее долговечность. Наличие защитного экрана в виде диска, размещенного на выводе анода около его острия, не может обеспечить достаточную экранировку внутренней поверхности изолятора от продуктов напыления.The advantage of this X-ray tube is its simplicity, low cost and low weight. In this design, a cylindrical screen and a protective screen in the form of a disk located on the output of the anode protect the inner surface of the insulator from sputtering by erosion of the electrode material. However, to ensure the electrical strength of the X-ray tube, a cylindrical screen cannot be deeply embedded in the volume of the insulator, therefore, its shielding actions are ineffective. In addition, it is made of Kovar (29NK), which has low thermal conductivity, and has no contact with the external environment, since it is located inside the vacuum shell. During operation of the X-ray tube, the cylindrical screen is very hot due to poor heat removal to the external environment, therefore, the erosion products of electrode materials are poorly deposited on the inner surface of the cylindrical screen, dusting the lower part of the insulator closer to the junction of the insulator with the anode terminal, which significantly reduces the electrical the strength of the x-ray tube, limiting its durability. The presence of a protective shield in the form of a disk located on the anode terminal near its tip cannot provide sufficient shielding of the insulator's inner surface from spraying products.
К недостаткам следует отнести большой размер фокусного пятна 2,5÷3,0 мм, определяемый сечением анода в плоскости расположения катода.The disadvantages include the large size of the focal spot 2.5 ÷ 3.0 mm, determined by the cross section of the anode in the plane of the cathode.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является импульсная рентгеновская трубка, содержащая металлический корпус в виде полого цилиндра, одно основание которого соединено с большим основанием изолятора, выполненного в виде полого усеченного конуса и расположенного вне корпуса, а другое основание корпуса соединено с окном для вывода рентгеновского излучения и катодом с осесимметричным отверстием относительно анода, выполненного в виде цилиндрического стержня, переходящего в конус со скругленной вершиной, и направленного в сторону окна, вывод анода, проходящий по оси прибора в полости изолятора и соединенный с его меньшим основанием [патент РФ №2446508, H01J 35/00. 2012 г. - прототип].Closest to the proposed invention is a pulsed x-ray tube containing a metal housing in the form of a hollow cylinder, one base of which is connected to a large base of the insulator, made in the form of a hollow truncated cone and located outside the housing, and the other base of the housing is connected to the window for outputting x-ray radiation and cathode with an axisymmetric hole relative to the anode, made in the form of a cylindrical rod turning into a cone with a rounded apex, and directed in a hundred ONU window anode terminal we are extending along the axis of the device in the cavity of the insulator and coupled with its smaller base [RF patent №2446508, H01J 35/00. 2012 - prototype].
В данной конструкции импульсной рентгеновской трубки выполнение ее внутренних элементов с заданной конфигурацией и с заданными геометрическими размерами предотвращает прямое воздействие продуктов эрозии материала электродов на внутреннюю поверхность изолятора, что снижает осаждение продуктов эрозии, обеспечивая, таким образом, большую долговечность. Диаметр фокусного пятна такой трубки определяется диаметром сечения конусной части анода в плоскости расположения катода и лежит в пределах 1,5÷2,5 мм.In this design of a pulsed x-ray tube, the execution of its internal elements with a given configuration and given geometric dimensions prevents the direct influence of the erosion products of the electrode material on the inner surface of the insulator, which reduces the deposition of erosion products, thus providing greater durability. The diameter of the focal spot of such a tube is determined by the diameter of the cross section of the conical part of the anode in the plane of the cathode and lies in the range 1.5–2.5 mm.
Задачей данного изобретения является создание острофокусной импульсной рентгеновской трубки с высокой долговечностью, обеспечивающей диаметр фокусного пятна не более 1,5 мм.The objective of the invention is to provide a sharp focus pulsed X-ray tube with high durability, providing a focal spot diameter of not more than 1.5 mm.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной импульсной рентгеновской трубке, содержащей металлический корпус в виде полого цилиндра, одно основание которого соединено с большим основанием изолятора, выполненного в виде полого усеченного конуса и расположенного вне корпуса, а другое основание корпуса соединено с окном для вывода рентгеновского излучения и катодом с осесимметричным отверстием относительно анода, выполненного в виде цилиндрического стержня, переходящего в конус, например, со скругленной вершиной, и направленного в сторону окна, вывод анода, проходящий по оси прибора в полости изолятора и соединенный с его меньшим основанием, соосно первому катоду, размещенному в непосредственной близости от вершины анода, введен второй катод, расположенный ниже первого катода и имеющий осевое отверстие, через которое в направлении окна проходит конусная часть анода, при этом диаметр отверстия второго катода равен диаметру отверстия Д первого катода, а расстояние между катодами выбрано таким, чтобы диаметр сечения анода d плоскостью расположения второго катода превышал диаметр основания, например, скругленной вершины d1 анода не более чем на 1 мм, отношение диаметра сечения анода d с плоскостью расположения второго катода к диаметру Д отверстия в нем находилось в пределах 0,37±25%, а угол конусной части анода α лежал в интервале от 10° до 20°.This technical result is achieved in that in a known pulsed x-ray tube containing a metal housing in the form of a hollow cylinder, one base of which is connected to a large base of an insulator made in the form of a hollow truncated cone and located outside the housing, and the other base of the housing is connected to the output window x-ray radiation and a cathode with an axisymmetric hole relative to the anode, made in the form of a cylindrical rod passing into a cone, for example, with a rounded apex, and directed toward the window, the output of the anode passing along the axis of the device in the cavity of the insulator and connected to its smaller base, coaxial with the first cathode located in close proximity to the top of the anode, a second cathode is introduced, located below the first cathode and having an axial hole through which the conical part of the anode passes through the window direction, while the diameter of the hole of the second cathode is equal to the diameter of the hole D of the first cathode, and the distance between the cathodes is chosen so that the diameter of the anode cross section d is the plane of the W of the cathode exceeded the diameter of the base, for example, the rounded tip d 1 of the anode, by no more than 1 mm, the ratio of the diameter of the anode section d with the plane of the second cathode to the diameter D of the hole in it was within 0.37 ± 25%, and the angle of the conical part the anode α was in the range from 10 ° to 20 °.
Импульсная рентгеновская трубка предлагаемой конструкции позволяет получить фокусное пятно диаметром не более 1,5 мм с большим ресурсом работы из-за расширения рабочей поверхности анода, вызванного наличием двух катодов, при угле конусной части анода α, равном 10°÷20°.A pulsed x-ray tube of the proposed design allows you to get a focal spot with a diameter of not more than 1.5 mm with a long service life due to the expansion of the working surface of the anode caused by the presence of two cathodes at an angle of the conical part of the anode α equal to 10 ° ÷ 20 °.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Сравнение с прототипом позволило выявить совокупность существенных признаков по отношению к усматриваемому техническому результату, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art, carried out by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information, made it possible to establish that no analogue was found, characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. Comparison with the prototype allowed us to identify a set of essential features in relation to the perceived technical result set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение отвечает требованию “новизна” по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of “novelty” under applicable law.
Для проверки изобретательского уровня был проведен дополнительный поиск известных решений, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, позволяющие получить малый диаметр фокусного пятна и большой ресурс работы импульсной рентгеновской трубки за счет того, что соосно первому катоду, размещенному в непосредственной близости от вершины анода, введен второй катод, расположенный ниже первого катода и имеющий осевое отверстие, через которое в направлении окна проходит конусная часть анода, при этом диаметр отверстия второго катода равен диаметру отверстия Д первого катода, а расстояние между катодами выбрано таким, чтобы диаметр сечения анода d плоскостью расположения второго катода превышал диаметр основания, например, скругленной вершины d1 анода не более чем на 1 мм, отношение диаметра сечения анода d плоскостью расположения второго катода к диаметру Д отверстия в нем находилось в пределах 0,37±25%, а угол конусной части анода α лежал в интервале от 10° до 20°.To check the inventive step, an additional search was carried out for known solutions, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art for a specialist, since technical solutions have not been identified that make it possible to obtain a small diameter of the focal spot and a long service life of a pulsed x-ray tube for due to the fact that coaxially with the first cathode located in close proximity to the top of the anode, a second cathode is introduced, located below the first cathode and having an axis the hole through which the cone part of the anode passes in the window direction, while the diameter of the hole of the second cathode is equal to the diameter of the hole D of the first cathode, and the distance between the cathodes is chosen so that the diameter of the anode cross section d by the plane of the second cathode exceeds the diameter of the base, for example, a rounded top d 1 of the anode is not more than 1 mm, the ratio of the diameter of the cross section of the anode d by the plane of the second cathode to the diameter D of the hole in it was within 0.37 ± 25%, and the angle of the conical part of the anode α was in the range from 10 ° to 20 °.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.
На фиг.1 представлен один из вариантов заявленной импульсной рентгеновской трубки.Figure 1 presents one of the variants of the claimed pulsed x-ray tube.
На фиг.2 показана зависимость интегральной дозы рентгеновского излучения от отношения диаметра сечения анода d плоскостью расположения второго катода к диаметру Д отверстия в нем.Figure 2 shows the dependence of the integral dose of x-ray radiation on the ratio of the diameter of the anode cross section d by the plane of the second cathode to the diameter D of the hole in it.
Импульсная рентгеновская трубка (фиг.1) содержит металлический корпус 1 в виде полого цилиндра, одно основание которого соединено с большим основанием изолятора 2, выполненного в виде полого усеченного конуса, расположенного вне корпуса 1, другое основание корпуса 1 соединено с окном 3, выполненным в виде цилиндра с дном из бериллия для вывода мягкого рентгеновского излучения, и через держатели 4 и 5 соответственно с первым 6 и вторым 7 катодами в виде плоских, тонких колец, выполненных, например, из вольфрама, уложенных на держателях 4 и 5 соосно острийному аноду 8, например из тантала, и закрепленных на держателях 4 и 5 тонкими металлическими кольцевыми дисками 9 и 10 соответственно посредством точечной сварки, два защитных экрана 11 и 12, закрывающих внутреннюю поверхность изолятора 2 от напыления продуктами эрозии материалов электродов, вывод 13 анода, проходящий по оси прибора и соединенный с меньшим основанием изолятора 2, штенгель 14 для откачки рентгеновской трубки, при этом один катод 6 установлен непосредственно у основания скругления вершины конусной части анода или несколько выше, а второй катод 7 - ниже от него так, чтобы диаметр сечения анода d в плоскости расположения катода 7 превышал диаметр основания скругления вершины d1 конусной части анода не более чем на 1 мм, d/Д=0,37±25%, а угол конусной части анода α=10°÷20°.The pulsed x-ray tube (Fig. 1) contains a
При подаче ускоряющего импульса высокого напряжения на анод 8 (катоды 6 и 7 заземлены) в межэлектродном пространстве создается высокая напряженность электрического поля с максимальным значением в непосредственной близости от вершины конусной части анода и внутренней кромки отверстия в катоде 6, а также в межэлектродном пространстве между внутренней кромкой отверстия в катоде 7 и анодом 8, вызывающая автоэлектронную эмиссию с внутренних кромок отверстий катодов 6 и 7 и переходящую во взрывную эмиссию электронов с образованием потока электронов, двигающихся к аноду 8. В результате соударения электронов с анодом 8 и их торможения происходит генерация рентгеновского излучения.When a high voltage accelerating pulse is applied to anode 8 (cathodes 6 and 7 are grounded), a high electric field is created in the interelectrode space with a maximum value in the immediate vicinity of the apex of the conical part of the anode and the inner edge of the hole in the cathode 6, as well as in the interelectrode space between the inner the edge of the hole in the cathode 7 and the anode 8, causing field emission from the inner edges of the holes of the cathodes 6 and 7 and passing into the explosive emission of electrons with the formation of an electron beam ones, moving towards the anode 8. As a result of collisions between electrons and the anode 8 and deceleration are generated x-ray radiation.
При работе катода 6, расположенного у основания скругления вершины конусной части анода или несколько выше, диаметр фокусного пятна трубки равен примерно диаметру основания скругления вершины, а при работе второго катода 7 диаметр фокусного пятна трубки определяется диаметром сечения конусной части анода плоскостью расположения этого катода, поэтому максимальный фокус трубки определяется диаметром сечения анода с плоскостью расположения второго катода 7 и при выборе диаметра основания скругления вершины конусной части анода равного 0,5 мм, с учетом условий, оговоренных выше, составит не более 1,5 мм, что решает одну из поставленных задач - создание острофокусной импульсной рентгеновской трубки.When the cathode 6 located at the base of the rounding of the apex of the conical part of the anode is slightly higher, the diameter of the focal spot of the tube is approximately equal to the diameter of the base of the rounding of the top, and when the second cathode 7 is in operation, the diameter of the focal spot of the tube is determined by the diameter of the cross section of the conical part of the anode by the plane of this cathode, therefore the maximum focus of the tube is determined by the diameter of the cross section of the anode with the plane of the second cathode 7 and when choosing the diameter of the base of the rounding of the apex of the anode cone equal to 0 , 5 mm, taking into account the conditions mentioned above, will be no more than 1.5 mm, which solves one of the tasks set - the creation of a sharp focus pulsed x-ray tube.
Поочередная работа катодов 6 и 7 значительно расширяет рабочую поверхность анода, что уменьшает эрозию материала анода и способствует увеличению долговечности в заданном эксплуатационном режиме.The alternate operation of cathodes 6 and 7 significantly expands the working surface of the anode, which reduces the erosion of the anode material and contributes to an increase in durability in a given operating mode.
Выбор одинаковых диаметров отверстий в катодах и угла конусной части анода α в интервале 10°÷20° создает при работе трубки примерно равные условия срабатывания образованных ими промежутков, а в процессе тренировки импульсной рентгеновской трубки предлагаемой конструкции происходит выравнивание условий срабатывания трубки с разными катодами за счет выработки материала катодов. После чего трубка начинает работать с поочередным срабатыванием катодов с равной вероятностью, что обеспечивает значительное расширение рабочей поверхности анода и, следовательно, увеличение ресурса работы трубки. Рабочей поверхностью анода в этом случае является вся конусная поверхность от места ее сечения плоскостью расположения второго катода до вершины.The choice of the same diameters of the holes in the cathodes and the angle of the conical part of the anode α in the range of 10 ° to 20 ° creates approximately equal operating conditions for the gaps formed by them during tube operation, and during training of the pulsed x-ray tube of the proposed design, the operating conditions of the tube with different cathodes are equalized due to cathode material production. After that, the tube begins to work with the cathodes operating in turn with equal probability, which ensures a significant expansion of the working surface of the anode and, consequently, an increase in the life of the tube. The working surface of the anode in this case is the entire conical surface from the point of its cross-section by the plane of the second cathode to the top.
В процессе разработки импульсных рентгеновских трубок с острийным анодом (панорамного облучения) ИРТП-240, ИРТП3-150Д, ИРТП3-Д, ИРТП4-240Д была выявлена зависимость интегральной дозы рентгеновского излучения от отношения диаметра сечения острийного анода плоскостью расположения катода к диаметру отверстия в нем. На фиг.2 представлена эта зависимость D/Dmax=f(d/Д), где:In the process of developing pulsed x-ray tubes with a pointed anode (panoramic irradiation) IRTP-240, IRTP3-150D, IRTP3-D, IRTP4-240D, the dependence of the integral dose of x-ray radiation on the ratio of the diameter of the cross section of the tip anode to the diameter of the cathode in it was revealed. Figure 2 presents this dependence D / D max = f (d / D), where:
D - интегральная доза рентгеновского излучения;D is the integral dose of x-ray radiation;
Dmax - максимальная интегральная доза рентгеновского излучения;Dmax is the maximum integral dose of x-ray radiation;
d - диаметр сечения анода плоскостью расположения второго катода;d is the diameter of the anode cross-section by the plane of the second cathode;
Д - диаметр отверстия в катоде.D is the diameter of the hole in the cathode.
Как видно из зависимости (фиг.2), наибольшая приведенная интегральная доза рентгеновского излучения соответствует значению d/Д≈0,37, а при изменении этого соотношения в пределах 0,25<d/fl<0,5 приведенная интегральная доза не изменяется более чем на 10%, что соответствует d/Д=0,37±25%.As can be seen from the dependence (figure 2), the largest reduced integral dose of x-ray radiation corresponds to the value d / Д≈0.37, and when this ratio changes within 0.25 <d / fl <0.5, the reduced integral dose does not change more than 10%, which corresponds to d / D = 0.37 ± 25%.
Условия, оговоренные в предлагаемой заявке, с целью получения острофокусной трубки с диаметром фокусного пятна не более 1,5 мм определяют угол конусной части анода α по формуле:The conditions stipulated in the proposed application, in order to obtain a sharp focus tube with a focal spot diameter of not more than 1.5 mm, determine the angle of the conical part of the anode α by the formula:
α=2·arctg(d-d1)/2h, гдеα = 2 arctg (dd 1 ) / 2h, where
d - диаметр сечения анода плоскостью расположения второго катода;d is the diameter of the anode cross-section by the plane of the second cathode;
d1 - диаметр основания скругления вершины конусной части анода;d 1 - the diameter of the base of the rounding of the top of the conical part of the anode;
h - расстояние между плоскостью, проходящей через основание скругления вершины конусной части анода, и плоскостью расположения второго катода.h is the distance between the plane passing through the base of the rounding of the top of the conical part of the anode and the plane of the second cathode.
С конструктивной точки зрения для обеспечения максимальной рабочей поверхности анода и равномерной ее выработки целесообразно принимать h в пределах 2,5÷5,0 мм. Тогда, рассчитывая по формуле, имеем α≈10°-20°.From a structural point of view, to ensure the maximum working surface of the anode and its uniform production, it is advisable to take h within 2.5 ÷ 5.0 mm. Then, calculating according to the formula, we have α≈10 ° -20 °.
На основе выпускаемой ОАО “Плазма”, г.Рязань, базовой конструкции - трубки ИРТП-150Д при использовании заявленного изобретения были изготовлены и испытаны три макетных образца импульсной рентгеновской трубки с двумя катодами, расположенными осесимметрично относительно анода - один в плоскости, проходящей через основание скругления вершины конуса, а другой - ниже по оси на расстоянии 2,5 и 5,0 мм с разными углами конусной части анода. Во всех макетных образцах диаметр основания скругления вершины конусной части анода равен 0,5 мм, а диаметр отверстия в катодах равен 5,0 мм.On the basis of the basic design manufactured by Plazma OJSC, Ryazan, the IRTP-150D tubes, using the claimed invention, three prototype pulsed X-ray tubes with two cathodes located axisymmetrically relative to the anode were made and tested, one in the plane passing through the base of the fillet the top of the cone, and the other is lower along the axis at a distance of 2.5 and 5.0 mm with different angles of the conical part of the anode. In all prototypes, the diameter of the base of the rounding of the top of the conical part of the anode is 0.5 mm, and the diameter of the hole in the cathodes is 5.0 mm.
Сравнительные измерения диаметра фокусного пятна макетных образцов импульсных рентгеновских трубок с различными углами конусной части анода приведены в таблице 1.Comparative measurements of the diameter of the focal spot of breadboard models of pulsed x-ray tubes with different angles of the conical part of the anode are shown in table 1.
Выбор угла конусной части анода менее 10° не целесообразен по конструктивным соображениям, т.к. уменьшается рабочая поверхность анода, что ограничивает ресурс работы рентгеновской трубки, а конусная часть анода, лежащая выше плоскости второго катода, ослабляет рентгеновское излучение по оси прибора. Как видно из таблицы 1, при увеличении угла конусной части анода свыше 20° диаметр фокусного пятна заметно увеличивается. Измерения диаметра фокусного пятна, приведенные в таблице 1, показали, что они практически определяются величиной диаметра сечения анода плоскостью расположения второго катода. Следовательно, для создания острофокусной трубки с диаметром фокусного пятна менее 1,5 мм необходимо выбирать угол конусной части анода от 10° до 20°.The choice of the angle of the conical part of the anode of less than 10 ° is not advisable for design reasons, because the working surface of the anode decreases, which limits the life of the x-ray tube, and the conical part of the anode, lying above the plane of the second cathode, weakens the x-ray radiation along the axis of the device. As can be seen from table 1, with an increase in the angle of the conical part of the anode over 20 °, the diameter of the focal spot noticeably increases. Measurements of the diameter of the focal spot, shown in table 1, showed that they are practically determined by the diameter of the cross section of the anode by the plane of the second cathode. Therefore, to create a sharp focus tube with a focal spot diameter of less than 1.5 mm, it is necessary to choose the angle of the conical part of the anode from 10 ° to 20 °.
Ресурсные испытания макетного образца импульсной рентгеновской трубки, изготовленного по материалам заявки, проводились в рентгеновском аппарате “Пион-2М” ООО “Эридан-сервис”, г.Уфа. Ресурс трубки составил 5·106 импульсов.Resource tests of a prototype of a pulsed x-ray tube made on the basis of the application materials were carried out in an X-ray apparatus “Pion-2M” LLC “Eridan-service”, Ufa. The tube life amounted to 5 · 10 6 pulses.
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет создать острофокусную импульсную рентгеновскую трубку с диаметром фокуса менее 1,5 мм и высокой долговечностью - 5·106 импульсов, обеспечивающую высокий контраст изображений при работе с объектами разной оптической плотности, что дает возможность осуществлять контроль объектов с повышенной разрешающей способностью.Thus, the claimed technical solution allows you to create a sharp focus X-ray tube with a focus diameter of less than 1.5 mm and high durability of 5 · 10 6 pulses, which provides high contrast images when working with objects of different optical density, which makes it possible to control objects with increased resolving power.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153471/07A RU2515281C1 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Pulsed x-ray tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012153471/07A RU2515281C1 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Pulsed x-ray tube |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2515281C1 true RU2515281C1 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=50629782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012153471/07A RU2515281C1 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Pulsed x-ray tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2515281C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2160480C1 (en) * | 1999-08-02 | 2000-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Pulse-operated x-ray tube |
| RU2174726C1 (en) * | 2000-08-22 | 2001-10-10 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Pulse-operated double-electrode fine-focus x-ray tube |
| JP4429811B2 (en) * | 2004-06-04 | 2010-03-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Pulse X-ray source |
| RU2446508C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") | Pulsed x-ray tube |
| RU2459307C1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") | Pulsed x-ray tube |
-
2012
- 2012-12-11 RU RU2012153471/07A patent/RU2515281C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2160480C1 (en) * | 1999-08-02 | 2000-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Pulse-operated x-ray tube |
| RU2174726C1 (en) * | 2000-08-22 | 2001-10-10 | Институт электрофизики Уральского отделения РАН | Pulse-operated double-electrode fine-focus x-ray tube |
| JP4429811B2 (en) * | 2004-06-04 | 2010-03-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | Pulse X-ray source |
| RU2446508C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") | Pulsed x-ray tube |
| RU2459307C1 (en) * | 2011-06-07 | 2012-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") | Pulsed x-ray tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9281155B2 (en) | Radiation generating apparatus and radiation imaging apparatus | |
| JP2019021606A (en) | X-ray tube for improving electron focusing | |
| CN110379695B (en) | X-ray tube | |
| US9177753B2 (en) | Radiation generating tube and radiation generating apparatus using the same | |
| US11875965B2 (en) | X-ray tube | |
| JP6407591B2 (en) | Fixed anode X-ray tube | |
| EP2775508A2 (en) | X-ray generation tube, X-ray generation device including the X-ray generation tube, and X-ray imaging system | |
| RU2446508C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| CN110942967B (en) | X-ray tube | |
| RU2384912C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| JP5214361B2 (en) | X-ray tube and X-ray analyzer | |
| RU2524351C2 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| RU2515281C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| RU129706U1 (en) | PULSE X-RAY TUBE | |
| JP2016033862A (en) | Fixed anode type x-ray tube | |
| JP2024007456A (en) | X-ray system with field emitter and arc protection | |
| JP2005243331A (en) | X-ray tube | |
| RU135449U1 (en) | PULSE X-RAY TUBE | |
| KR101615337B1 (en) | X-ray source including carbon nanotube room and X-ray generator using the same | |
| RU2459307C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| JP2020526866A (en) | Processes for manufacturing small sources for producing ionizing radiation, assemblies containing multiple sources and sources | |
| RU2445720C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| RU130134U1 (en) | PULSE X-RAY TUBE WITH EXPLOSIVE EMISSION | |
| RU2440639C1 (en) | Pulsed x-ray tube with explosive emission | |
| RU2521436C1 (en) | Pulsed x-ray tube |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161212 |