Способ изготовления прострельной мишени рентгеновской трубки и прострельная мишень рентгеновской трубки (варианты)

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использована при разработке импульсных рентгеновских трубок, предназначенных для облучения медицинских или промышленных объектов. Технический результат - уменьшение механических напряжений в материале мишени. Способ изготовления прострельной мишени импульсной рентгеновской трубки заключается в том, что используют металлическую фольгу из металла с большим атомным номером, на поверхности фольги выполняют элементы, имеющие возможность растяжения или сжатия за счет деформаций изгиба фольги. В устройстве мишени рентгеновской трубки, выполненной из металлической фольги с большим атомным номером на участке поверхности фольги, расположенном в зоне фокусного пятна, выполнены штампованные выступы, высота и максимальный размер в поперечном сечении которых не превышают соответственно 0.2S и 0.3d, где S - величина зазора между катодом и мишенью, d - диаметр фокусного пятна трубки, причем расстояние между выступами не превышает 0.3d или фольга разделена на гофрированные полоски, закрепленные на подложке из материала с малым атомным номером, полоски в плоскости подложки расположены вплотную друг к другу, высота и шаг гофр не превышают соответственно 0.2S и 0.2d, где S - величина зазора между катодом и мишенью, d - диаметр фокусного пятна трубки, ширина полосок не превышает 2 мм. 3 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Группа изобретений относится к ускорительной технике и может быть использована при разработке импульсных рентгеновских трубок, предназначенных для облучения медицинских или промышленных объектов.

Известен способ изготовления металлической мишени для рентгеновской трубки (авторов Горнового В.А., Сорокина А.И., Хуповеца А.Е., Гусева А.Г., а.с. №2094898, кл. МПК H01J 35/10, 9/14, опубл. 27.10.1997 г.). Способ заключается в том, что корпус из молибденового сплава соединяют сваркой или пайкой с кольцевым диском из вольфрамового сплава при последовательной реализации трех кольцевых швов.

Недостаток этого способа заключается в том, что он пригоден только для мишеней сравнительно большой толщины и не пригоден для прострельных мишеней толщиной 0.05-0.1 мм.

Известен способ изготовления и устройство прострельной мишени (С.А.Иванов, Г.А.Щукин. Рентгеновские трубки технического назначения. Л.: «ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ», 1989, стр.127-129), согласно которым мишень выполнена в виде слоя вольфрама или рения методом покрытия на внутреннюю поверхность куполообразного окна.

Недостаток этого способа - малый ресурс мишени трубки (1000 импульсов) из-за малой механической прочности покрытия.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления и устройство прострельной мишени (Э.-Г. В.Александрович, Н.В.Белкин, М.А.Канунов, А.А.Разин. Малогабаритная импульсная рентгеновская трубка с самовосстанавливающимся автокатодом. ПТЭ, №6, 1972, стр.198), согласно которым мишень выполняют из тонкой фольги из тантала и закрепляют точечной сваркой на внутренней поверхности плоского окна.

Недостатком этого способа и устройства является то, что при увеличении плотности электронного тока на мишени до и более 3-5 кА/см2 происходит «съеживание» материала мишени в зоне фокусного пятна, накопление в этой зоне больших механических напряжений, которые, в свою очередь, приводят к разрыву мишени и выходу трубки из строя. Поэтому трубки по прототипу при использовании их для облучения медицинских или промышленных объектов имеют малый ресурс работы.

При создании данной группы изобретений решалась задача увеличения ресурса работы прострельной мишени рентгеновской трубки.

Техническим результатом является уменьшение механических напряжений в материале мишени.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным способом изготовления прострельной мишени импульсной рентгеновской трубки, заключающимся в том, что используют металлическую фольгу из металла с большим атомным номером, новым является то, что на поверхности фольги выполняют элементы, имеющие возможность растяжения или сжатия за счет деформаций изгиба фольги.

В устройстве мишени рентгеновской трубки, выполненной из металлической фольги с большим атомным номером, новым является то, что на участке поверхности фольги, расположенном в зоне фокусного пятна, выполнены штампованные выступы, высота и максимальный размер в поперечном сечении которых не превышают соответственно 0.2S и 0.3d, где S - величина зазора между катодом и мишенью, d - диаметр фокусного пятна трубки, причем расстояние между выступами не превышает 0.3d или фольга разделена на гофрированные полоски, закрепленные на подложке из материала с малым атомным номером, полоски в плоскости подложки расположены вплотную друг к другу, высота и шаг гофр не превышают соответственно 0.2S и 0.2d, где S - величина зазора между катодом и мишенью, d - диаметр фокусного пятна трубки, ширина полосок не превышает 2 мм.

Ресурс рентгеновской трубки, как правило, определяется ресурсом мишени, в которой происходит генерация рентгеновского излучения. Именно мишень подвергается прямому воздействию электронного пучка, наибольшему нагреву и эрозионному разрушению по сравнению с другими деталями трубки.

При облучении электронами плоской мишени происходит стягивание ее участка в зоне фокусного пятна за счет растягивания смежных участков. При этом как в них, так и в зоне фокусного пятна появляются значительные механические напряжения, которые при достижении предела прочности приводят к разрыву мишени. Выполнение на поверхности фольги объемных элементов, имеющих возможность растяжения или сжатия за счет деформаций изгиба стенок этих элементов, позволяет во много раз снизить механические напряжения в материале фольги и этим предотвратить разрыв мишени и выход ее из строя.

Описанный способ реализован в конструкции мишени, на поверхности которой выполнены компенсирующие элементы в виде штампованных выступов. При уменьшении размеров выступов под воздействием электронного пучка растягивание материала выступов происходит преимущественно за счет изгиба стенок выступов. При этом происходит распрямление выступов, но механические напряжения в материале мишени значительно меньше, чем при растяжении плоской мишени, поэтому разрыва мишени не происходит. Ограничение размеров выступов и расстояния между ними введено для того, чтобы при разглаживании выступов и изменении их высоты в течение эксплуатации не происходило недопустимых изменений выходных параметров рентгеновской трубки за счет изменения зазора между катодом и мишенью.

Заявляемый способ реализован также в конструкции мишени, которая состоит из гофрированных полосок фольги, выступы гофр которых с одной стороны закреплены точечной сваркой на подложке из титановой фольги, полоски расположены вплотную друг к другу в плоскости мишени. Гофры компенсируют стягивание материала мишени вдоль полосок, а малая ширина полосок (менее 2 мм) ограничивает абсолютную величину их поперечной деформации, поэтому разрыва мишени при облучении ее электронами не происходит. Ограничение размеров гофр введено по тем же причинам, что и в мишени со штампованными выступами.

Таким образом, в данной группе изобретений реализуется указанный технический результат, поскольку применение элементов, имеющих возможность растяжения или сжатия за счет деформаций изгиба фольги, позволяет во много раз снизить механические напряжения в фольге мишени и тем самым способствовать повышению ресурса ее работы.

На фиг.1 показана фотография участка плоской мишени импульсной рентгеновской трубки.

На фиг.2 показана фотография изготовленной мишени с компенсирующими элементами в виде штампованных полусферических выступов диаметром 2.5 мм и высотой 1 мм.

На фиг.3 показана фотография мишени с компенсирующими элементами в виде штампованных полусферических выступов после воздействия электронного пучка.

На фиг.4 показана фотография мишени с компенсирующими элементами в виде гофрированных полосок шириной 2 мм. Высота гофр 0.6 мм.

Работа мишени заключается в торможении в ней ускоренных электронов, при этом происходит генерация тормозного (рентгеновского) излучения.

Мишень, фотография которой показана на фиг.1, была изготовлена из плоской танталовой фольги (атомный номер 73) толщиной 0.05 мм. Мишень может быть выполнена также из вольфрама (атомный номер 74) и рения (атомный номер 75). Мишень из тантала прошла ресурсные испытания. При этом она подвергалась в разборной вакуумной камере многократному воздействию электронного пучка с током около 5 кА при диаметре фокусного пятна 10 мм. Хорошо видно, что при этом плоскую мишень разорвало по центру из-за наличия больших механических напряжений.

Мишень, показанная на фиг.2, была изготовлена также из танталовой фольги толщиной 0.05 мм с использованием заявляемого способа путем выполнения на поверхности танталовой фольги компенсирующих элементов в виде штампованных полусферических выступов при помощи пуансона в виде куска закаленной проволоки диаметром 2.5 мм и скругленным краем и свинцовой матрицы. Для повышения пластичности фольга предварительно отжигалась в вакууме при температуре 1100°С в течение двух часов.

На фиг.3 показана та же мишень после ресурсных испытаний, которые проходили в режиме, в котором испытывалась мишень, приведенная на фиг.1. Мишень осталась цела и работоспособна благодаря наличию компенсирующих элементов, часть которых расправилась из-за стягивания материала мишени; при этом компенсирующие элементы предотвратили растягивание самого материала и появление опасных механических напряжений.

Мишень, показанная на фиг.4, была выполнена из гофрированных полосок из тантала толщиной 0.05 мм. Гофры были выполнены путем прокатывания полосок между мелкомодульными зубчатыми колесами. Полоски были закреплены на подложке из титановой фольги толщиной 0.05 мм точечной сваркой выступов гофр к подложке, и в плоскости мишени располагались вплотную друг к другу. Эта мишень также многократно подвергалась воздействию электронного пучка в вышеописанном режиме и сохранила свою работоспособность. В результате незначительного уменьшения ширины полосок между ними появились щели, что привело к некоторой потере дозы (не более 20%), но рентгеновская трубка при этом сохранила работоспособность. Дальнейшие исследования мишеней, изготовленных с использованием заявляемого способа, показали, что их ресурс работы по меньшей мере вдвое превышает ресурс плоской мишени.

Таким образом, применение заявленного способа изготовления мишени рентгеновской трубки позволило скомпенсировать стягивание материала мишени, происходящее в результате электронной бомбардировки, уменьшить механические напряжения в мишени и увеличить ресурс ее работы и, соответственно, ресурс рентгеновской трубки.

1. Способ изготовления прострельной мишени рентгеновской трубки, заключающийся в том, что используют металлическую фольгу из металла с большим атомным номером, отличающийся тем, что на поверхности фольги выполняют элементы, имеющие возможность растяжения или сжатия за счет деформаций изгиба фольги.

2. Прострельная мишень рентгеновской трубки, выполненная из металлической фольги с большим атомным номером, отличающаяся тем, что на участке поверхности фольги, расположенном в зоне фокусного пятна, выполнены штампованные выступы, высота и максимальный размер в поперечном сечении которых не превышают соответственно 0,2S и 0,3d, где S - величина зазора между катодом и мишенью, d - диаметр фокусного пятна трубки, причем расстояние между выступами не превышает 0,3d.

3. Прострельная мишень рентгеновской трубки, содержащая металлическую фольгу с большим атомным номером, отличающаяся тем, что фольга разделена на гофрированные полоски, закрепленные на подложке из материала с малым атомным номером, полоски в плоскости подложки расположены вплотную друг к другу, высота и шаг гофр не превышают соответственно 0,2S и 0,2d, где S - величина зазора между катодом и мишенью, d - диаметр фокусного пятна трубки, ширина полосок не превышает 2 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к источникам рентгеновского излучения для селективного получения рентгеновского излучения с различными длинами волн. .

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским генераторам моноблочного типа. .

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским излучателям, и может быть использовано в высокоэнергетичных промышленных рентгеновских аппаратах, а также в просмотровых таможенных комплексах.

Изобретение относится к рентгенотехнике и может быть использован для получения рентгеновских изображений, например, в медицине. .

Изобретение относится к рентгеновским трубкам, содержащим автокатод, выполненный на основе углеродных материалов, и может быть использовано в качестве источника рентгеновского излучения в приборах дефектоскопии, досмотровой аппаратуре, медицинских рентгеновских аппаратах, диагностических установках рентгеновской спектроскопии.

Изобретение относится к рентгеновской технике, более конкретно к средствам для генерирования рентгеновского излучения, а именно к рентгеновским трубкам. .

Изобретение относится к области рентгенотехники. .

Изобретение относится к миниатюрным импульсным рентгеновским трубкам (диаметр 12 мм, длина 24 мм), предназначенным для использования в медицине при внутриполостных облучениях опухолевых тканей и в технике для рентгенографирования сложных механизмов и устройств при внутреннем размещении источника излучения.

Изобретение относится к области плазменной техники

Группа изобретений относится к устройству и способу для генерации мощного оптического излучения, в частности, в области экстремального УФ (ЭУФ) или мягкого рентгеновского излучения в диапазоне длин волн примерно от 1 нм до 30 нм. Область применения включает ЭУФ - литографию при производстве интегральных схем или метрологию. Технический результат-повышение мощности пучка оптического излучения. В устройстве и способе для генерации излучения из разрядной плазмы осуществляют лазерно-инициируемый разряд между первым и вторым электродами с вводом энергии импульсного источника питания в плазму разряда и генерацией из плазмы разряда излучения наряду с побочным продуктом в виде нейтральных и заряженных загрязняющих частиц (debris), при этом за счет выбора места облучения электрода лазерным лучом, геометрии электродов и разрядного контура формируют асимметричный разряд преимущественно изогнутой/бананообразной формы, собственное магнитное поле которого непосредственно вблизи разряда имеет градиент, определяющий направление преимущественного движения потока разрядной плазмы от электродов в область менее сильного магнитного поля. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Переносная рентгеновская система (200) имеет воспринимающее средство, чтобы обнаруживать, прикреплена ли отсеивающая решетка (230) к переносному детектору (240) или нет. Система выполнена с возможностью изменения автоматическим образом настроек (265а, 265b, 265с, 265d) по умолчанию экспозиции, когда решетка (230) удаляется или прикрепляется к переносному детектору (240). Технический результат - снижение риска недо- или переэкспозиции изображения. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области рентгеновской техники и может найти применение в медицине, научных исследованиях и оптоэлектронике. Рентгеновская трубка с модулируемым излучением содержит 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. При этом в заявленном изобретении в качестве источника электронов применяется микроканальная пластина, на вход которой подается ультрафиолетовое излучение полупроводникового фотодиода или лазера. Техническим результатом является обеспечение возможности модуляции излучения рентгеновской трубки. 1 ил.

Источник мягкого рентгеновского излучения на основе разборной рентгеновской трубки относится к области рентгеновской техники и предназначен для использования в качестве источника мягкого рентгеновского излучения с различными длинами волн для калибровки приемников излучения. Источник включает корпус, к которому крепится основание с расположенными на нем анодом и термокатодным узлом с электродами и нитью накала, высоковольтный и низковольтный вводы для соединения с источниками питания, а также фокусирующий электрод и систему охлаждения. Система охлаждения выполнена в виде петли трубопровода, электрически связанного с высоковольтным вводом, анод выполнен сплошным в форме параллелепипеда и зафиксирован непосредственно на трубопроводе с помощью крепежных элементов. Термокатодный узел снабжен упругодеформируемой деталью, закрепленной одним концом на одном из электродов термокатодного узла и связанной с нитью накала силовой связью с возможностью перемещения свободного конца и натяжения нити накала в процессе ее разогрева при подаче напряжения. Фокусирующий электрод выполнен в виде детали, частично охватывающей нить накала. Технический результат - упрощение конструкции и обеспечение стабильности параметров излучения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

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. Технический результат - получение излучения мягкого диапазона, обеспечивающего высокий контраст изображения при работе с объектами разной оптической плотности с сохранением рентгенооптических параметров в процессе наработки. Импульсная рентгеновская трубка содержит 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, закрепленным на держателе, которые имеют осесимметричные отверстия относительно анода, выполненного в виде цилиндрического стержня переходящего в конус и направленного в сторону окна, вывод анода, проходящий по оси прибора в полости изолятора и соединенный с его меньшим основанием. Держатель выполнен в форме чаши, в цилиндрической части которой равномерно по ее периметру и перпендикулярно дну сформированы сквозные пазы, переходящие в пропилы в дне чаши, а катод выполнен из полиакрилонитрильных углеродных волокон, расположенных радиально относительно оси прибора и закрепленных на дне чаши, например, тонким металлическим кольцом точечной сваркой, при этом торцы одних концов полиакрилонитрильных углеродных волокон образуют границу отверстия катода, а другие концы зажаты в пропилах между дном чаши и внутренней поверхностью корпуса. 1 ил.

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. Технический результат - повышение контрастности изображения при работе с объектами разной оптической плотности. Импульсная рентгеновская трубка содержит 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 стержня, переходящего в конус и направленного в сторону окна, вывод анода, проходящий по оси прибора в полости изолятора и соединенный с его меньшим основанием. Вершина конусной части анода выполнена с заострением под углом не более 60° и размещена ниже плоскости расположения катода на расстоянии не более 2 мм. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для контроля металлических и газовых дефектных включений в полимерной кабельной изоляции с использованием рентгеновского излучения электрического газового барьерного разряда (ЭГБР). Металлический электрод выполнен отражающим, конической формы, с заданными углом конусности и толщиной. Выходное окно для рентгеновского ЭГБР излучения выполнено в цилиндрической стеклянной колбе на одном конце, а на другом конце - сквозное отверстие, в котором установлен патрубок для напуска в рентгеновскую трубку рабочего газа. В качестве рабочего газа использован аргон или азот с активирующей добавкой летучего в ЭГБР 0,1 мг/см3 мелкодисперсного порошка РbO2. Технический результат - повышение контрастности изображения металлических и газовых включений за счет мягкого рентгеновского излучения в диапазоне от 1 до 10 нм, что повышает точность их фотографической регистрации. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к рентгеновской технике, в частности к миниатюрным маломощным рентгеновским излучателям, и может быть использовано для создания устройств экспрессной диагностики и локального воздействия в медицине, технике, быту. Излучатель выполнен как стеклянный баллон вида таблетки, состоящий из двух стеклянных крышки-окна и крышки, склеенных вакуумплотно по краю низкоплавким свинцовым стеклом. Внутри баллона мишень и анод совмещены и выполнены в виде плёнки электропроводящего подбираемого материала, нанесённого на окно-крышку. Катод выполнен как автоэмиссионный катод в виде покрытия порошкового материала на плёнку газопоглотителя, нанесённого на крышку. Управляющий электрод выполнен в виде двух металлических сеток с расположенной между ними микроканальной стеклопластиной. Управляющий электрод усиливает поток эмитированных из катода электронов и отражает рентгеновское излучение со стороны катода к аноду. Технический результат - увеличение полезного выхода рентгеновского излучения; уменьшение электрических нагрузок на анод и катод и, как следствие, увеличение долговечности и стабильности работы прибора; расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения безвредности окружающей среде. 2 ил.

Изобретение относится к области рентгеновской техники. Многолучевая рентгеновская трубка (1) для сканирования неподвижного объекта (13) в перекрещивающихся направлениях при ее статичном положении содержит размещенные в заземленном корпусе (2): вращающийся анод (3) с размещенной на его плоской поверхности плоской кольцевой мишенью (4); систему (5) источников электронов, размещенную над поверхностью мишени (4) и содержащую N источников (10) электронов для подачи N потоков (17) электронов, имеющих круглое поперечное сечение, управляющий электрод (22) для преобразования N потоков (17) электронов в N конфигурированных потоков (23) электронов, создающих на рабочей поверхности (4а) мишени (4) N источников (12) рентгеновского излучения в форме узких фигур, близких к прямоугольнику, протяженных в направлении окна (6) вывода и сходящихся в одну точку за окном вывода; неподвижные коллиматоры (27) для отбора излучения со всей площади источника (12) рентгеновского излучения в направлении окна (6) вывода и формирования рентгеновского луча (30) пирамидальной формы, охватывающей область рентгеновского излучения, имеющую наибольшую плотность энергии в луче, сопряженной с верхней (6а) и нижней (6 с) сторонами прямоугольника окна (6) вывода и имеющей прямоугольное основание (30а), охватывающее область (13) объекта, подлежащую сканированию. Технический результат - обеспечение в неподвижной многолучевой рентгеновской трубке формирования и вывода из трубки в перекрещивающихся направлениях дискретных рентгеновских лучей, охватывающих неподвижный объект сканирования и имеющих высокую плотность энергии, необходимую для томографического анализа сканируемого объекта. 7 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использована при разработке импульсных рентгеновских трубок, предназначенных для облучения медицинских или промышленных объектов

Наверх