Малогабаритный рентгеновский генератор

 

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно - к малогабаритным рентгеновским генераторам с каскадным умножителем напряжения в главной цепи. Цель изобретения - повышение надежности генератора и стабилизация диаграммы направленности генерируемого излучения при сохранении габаритов генератора. Для этого к точке удвоения напряжения каждой секции 7 каскадного умножителя 3 напряжения подключено металлическое экранирующее кольцо 13, коаксиальное с рентгеновской трубкой 2. Экранирующие кольца 3 равномерно распределены по длине промежутка между катодом и анодом рентгеновской трубки 2. Ширина колец 3 может быть оптимизирована с точки зрения минимизации вероятности пробоя диэлектрика между ними и вероятности отказа в результате влияния поля колонн 5 и 6 умножителя 3. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно - к малогабаритным рентгеновским генераторам с каскадным умножителем напряжения в главной цепи. Цель изобретения - повышение надежности генератора и стабилизация диаграммы направленности генерируемого излучения при сохранении габаритов генератора. На фиг. 1 в упрощенном виде показан малогабаритный рентгеновский генератор; на фиг. 2 - электрическая схема каскадного умножителя напряжения. Малогабаритный рентгеновский генератор собран в металлическом корпусе 1. Коаксиально с трехэлектродной рентгеновской трубкой 2, установленной внутри корпуса 1, расположен каскадный диодно-конденсаторный умножитель 3 напряжения, выполненный по схеме Кокрофта-Уолтона, установленный в каркасе 4 и образованный повышающей 5 и выравнивающей 6 колоннами, расположенными диаметрально противоположно одна относительно другой от оси рентгеновской трубки 2. Колонны 5 и 6 образованы секциями 7, расположенными одна за другой вдоль рентгеновской трубки 2, что обеспечивает равномерное возрастание потенциала по направлению к аноду рентгеновской трубки 2. Каждая секция 7 повышающей и выравнивающей колонн 5 и 6 содержит по меньшей мере два конденсатора 8 и 9 и два диода 10 и 11, соединенных по схеме удвоения потенциала в каждой секции 7. В каждой секции имеется одна точка 12 удвоения напряжения. Между рентгеновской трубкой 2 и каждой секцией 7 колонн 5 и 6 введено цилиндрическое металлическое экранирующее кольцо 13, электрически соединенное с точкой 12 удвоения напряжения соответствующей секции 7. В совокупности экранирующие кольца 13 охватывают промежуток между анодом и катодом рентгеновской трубки 2. Предпочтительно экранирующие кольца 13 распределять равномерно по длине указанного промежутка и располагать коаксиально оси рентгеновской трубки 2. Умножитель 3 напряжения в каркасе 4 вместе с экранирующими кольцами 13 залит твердым диэлектриком, а корпус 1 заполнен жидким диэлектриком и для обеспечения герметичности закрыт крышкой 14, на которую выведены соединительные линии к электродам рентгеновской трубки 2. Умножитель 3 напряжения подключен к вторичной обмотке высоковольтного трансформатора 15, который не входит в состав моноблока генератора. В данной конструкции ширина экранирующих колец 13 при равномерном распределении по длине промежутка между катодом и анодом рентгеновской трубки 2 может быть оптимизирована с точки зрения обеспечения максимальной надежности генератора. Расчет оптимальной ширины колец 13 производится на основе определения минимальной суммарной вероятности пробоев диэлектрика между кольцами 13 и вероятности отказа за счет воздействия поля колонн 5 и 6 в промежутке между кольцами, которое связано с характером взаимодействия электронного пучка с активной зоной анода. Роптимальную ширину h экранирующего кольца 13 можно определить из выражения h= 2a₀-2a₀· , где 2а_о - расстояние между центрами соседних секций 7; D - расстояние между центрами повышающей и выравнивающей колонн 5 и 6; х_м - радиус активной зоны анода; N - число секций 7; Е - электрическая прочность диэлектрика между экранирующими кольцами 13; U_а - максимальное рабочее анодное напряжение генератора. Малогабаритный рентгеновский генератор работает следующим образом. Переменное напряжение с вторичной обмотки высоковольтного трансформатора 15 поступает на умножитель 3 напряжения, преобразуется в постоянное высокое напряжение и с последней секции 7 умножителя подается на анод рентгеновской трубки 2, в результате чего обеспечивается формирование высоковольтной разности потенциалов между анодом и катодом рентгеновской трубки 2. Питание катода рентгеновской трубки 2 осуществляется от внешнего низковольтного источника (не показан). При подаче на управляющий электрод (сетку) рентгеновской трубки 2 запускающих импульсов напряжения рентгеновский генератор формирует импульсы рентгеновского излучения. Использование в конструкции генератора экранирующих колец 13 с последовательно возрастающими потенциалами позволяет свести к минимуму неравномерности в распределении напряженности электрического поля в пределах каждой секции 7 и, следовательно, вдоль поверхности рентгеновской трубки 2 при фактически неизменных габаритах генератора. В результате этого существенно снижаются градиенты напряженности электрического поля в зонах металлических контактов, требования к изоляции и вероятность ее пробоя. Кроме того, практически полностью исключается влияние на поле внутри секций 7 поперечных составляющих электрического поля, отрицательно сказывающихся на стабильности диаграммы направленности генерируемого излучения. (56) Заявка Франции N 2471723, кл. H 05 G 1/12, 1981. Авторское свидетельство СССР N 599738, кл. H 05 G 1/02, 1978.

Формула изобретения

1. МАЛОГАБАРИТНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий корпус, в котором расположены трехэлектродная рентгеновская трубка и каскадный диодно-конденсаторный умножитель напряжения, выполненный по схеме Кокрофта-Уолтона, установленный коаксиально с рентгеновской трубкой и образованный диаметрально противоположными секционными повышающей и выравнивающей колоннами с точкой удвоения напряжения в каждой секции, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности генератора и стабилизации диаграммы направленности генерируемого излучения при сохранении габаритов генератора, введены металлические экранирующие кольца, количество которых равно количеству секций умножителя напряжения, причем каждое экранирующее кольцо электрически соединено с точкой удвоения напряжения одной секции умножителя и расположено в зоне этой секции коаксиально с рентгеновской трубкой, и в совокупности экранирующие кольца охватывают промежуток между анодом и катодом рентгеновской трубки. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что экранирующие кольца равномерно распределены по длине промежутка между анодом и катодом рентгеновской трубки и ширина каждого кольца выбрана из условия минимальной суммарной вероятности пробоев диэлектрика между экранирующими кольцами и вероятности отказа в результате воздействия поля колонны в промежутках между кольцами при максимальной рабочей величине анодного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2