Рентгеновский генератор
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик Социалистические Республик К АВТОРСКОЬАУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.01.78 (21) 2568767/!8-25 с присоединением заявки №вЂ” (23). Приоритет— (51) М К. H 05 G 1/10 Н Ol J 35/02 Государственный квинтет I (53) УДК 621.386. .2 (088.8) Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26 но делам изобретений и аткрытий Дата опубликования описания 25.07.80 В. Ф. Романовский, В. С. Панасюк, Б. М. Степанов, А. М. Овчаров и Ю. А. Акимов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) РЕНТГЕНОВСКИЙ ГЕНЕРАТОР! Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к генераторам рентгеновского излучения. Известны импульсные генераторы, содер-: жащие рентгеновскую трубку, импульсный источник питания, повышающий спиральный волновод, установленный коаксиально с рентгеновской трубкой, что обеспечивает надежную защиту трубки и малые габариты всего генератора (1). Такой генератор обеспечивает только импульсный режим работы и характеризуется малым сроком службы. Известен рентгеновский генератор, содержащий двухэлектродную рентгеновскую трубку, преобразователь частоты источника питания и высококачественный повышающий . трансформатор ф). Работа на высоких частотах позволяет уменьшить габариты и вес генератора, однако использование высокочастотного повышающего трансформатора влечет эа собой значительное рассеяние мощности, в силу чего частота работы генератора еоставляет величину порядка кГц, что не позволяет получить существенное уменьшение габаритов и веса. Известен рентгеновский генератор, содержащий двухэлектродную рентгеновскую трубку, преобразователь частоты источника питания (сети) и высокочастотный каскадный выпрямитель-умножитель (3). Использование выпрямителя-умножителя позволяет поднять рабочую частоту генератора до 10 кГц, что обеспечивает дальнейшее уменьшение габаритов генератора. Однако выполнение каскадного выпрямителя-умножителя на большие выходные нат0 пряжения (более 100 кэВ) связано с рядом технологических трудностей. Наиболее близким техническим решением является рентгеновский генератор, содержащий источник переменного напряжения, резонансный трансформатор с обмоткой возбуждения и повышающей обмоткой, рентгеновскую трубку, содержащую герметичную обмотку, анод, катод, фокусирующую диафрагму, причем рентгеновская трубка размещена внутри повышающеи обмотки m резонансного трансформатора, катод трубки соединен с высоковольтным выходом, а анод — с корпусом резонансного трансформатора (4) . 748926 11едостатком известного устройства являются значительные габариты и вес резонансного трансформатора, обусловленные необходимостью поддержания определенной толщины газовой изоляции между повышающей обмоткой и корпусом резонансного трансформатора. Цель изобретения заключается в том, чтобы уменьшить габариты и вес генератора. Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновском генераторе, содержашем ис-. точник переменного напряжения, резонансный трансформатор, рентгеновскую трубку с проводящей герметичной оболочкой, анодом и катодом, в корпус трубки введен диэлектрический цилиндр, на одном конце которого установлен анод рентгеновской трубки, а другой конец цилиндра герметично соединен с корпусом трубки, причем в по" лости диэлектрического цилиндра размещены обмотка возбуждения и повышающая обмотка резонансного трансформатора, высоковольтный конец которой соединен с анодом трубки, а низковольтный — с проводящей герметичным корпусом трубки, так что повышающая обмотка и проводягцая оболочка образуют вторичный колебательный контур резонансного трансформатора. На чертеже показан генератор, в котором осушествлен торцовый вывод рентгенов ского излучения. Рентгеновский генератор содержит источник 1 переменного питающего напряжения, излучатель 2, включающий рентгеновскую трубку 3, металлический корпус 4, который одновременно является корпусом резонансного трансформатора, повышающую обмотку 5, выполненную в виде спирали, и обмотку 6 возбуждения резонансного трансформатора, размегценнйе внутри диэлектрического цилиндра 7, являющегося элементом оболочки рентгеновской трубки 3 и герметично соединенного с анодом 8 и корпусом 4 трубки. Напротив анода 8 внутри трубки, последовательно по ее оси расположены соединенные с корпусом 4 фокусирующая диафрагма 9, сетчатый катод 10 и выпускное окно 1!. Рентгеновская трубка 3 сочленена с системой охлаждения, включающей центробежный насос 12, воздушныи вентилятор 13, радиатор 14, электропривод 15, диэлектрическую трубку !5 и кожух 17 излучателя, являющийся одновременно воздухопроводом. Г1овышающая обмотка 5 своим высоковольтным концом подсоединена к аноду 8, а-низковольтным -- к корпусу 4 через ниэкоомный измерительный элемент 18, с помощью которого измеряются ток в основании повышающей обмотки 5 и напряжение на аноде 8. Обмотка возбуж"дейия расположена у низковольтного конца повышающей обмотки. Источник пере менного питаницего напряжения состоит нз однолачпового задающего генератора 19 и новского излучения сетчатый катод IO u выпускное окно 11. При этом ионы, возникающие вблизи анода, бомбардируют только среднюю часть сетчатого катода, составляю-. гцую единицы процентов его плогцади, и не, снижают эмиссионной способности катода. С одной стороны, обеспечивается высокая надежность катода рентгеновской трубки, и с другой стороны, обеспечивается возможность использовать для катода материалы, нестойкие к ионной бомбардировке, но позволяющие получить большую электронную эмиссию. При работе устройства в обмотках 5 и 6 резонансного трансформатора, а также на поверхности анода 8 выделяется мощность, которая отводится в окружающее пространство с помощью системы охлаждения. По замкнутому жидкостному контуру системы охлаждения циркулирует жидкий диэлектрик, который прокачивается центробежным насосом 12 через радиатор 14, тело повышающей обмотки 5, анод 8 и диэлектрическую трубку 16. Тепло, переда нное жидким диэлектриком радиатору 14, отводится от него воздушным потоком, создаваемым вентилятором 13. Центробеж ный насос 12 и вентилятор 13 приводятся в дейст$s вие электроприводом 15. Направления дви жения электронов, жидкого диэлектрика и воздуха показаны на че!пеж стрелками. Как видно из чертежа, поток возлу а oдновременно охлаждает корпус трубки. пыпо5 1$ и 36 двухтактного усилителя 20 мощности с трансформаторным выходом. Связь между задающим генератором 19 и усилителем 20 могцности также выполнена трансформаторной. Включение и выключение генератора 19 осуществляется ключом 21. Анодные цепи генератора 19 питаются напряжением Е, сеточные — напряжением Е . Выход источника переменного питающего напряжения 1 подсоединен через коаксиальный кабель к обмотке 6 возбуждения. От измерительного элемента 18 сделан отвод к внешнему измерительному прибору. Рентгеновский генератор работает следующим образом. При замыкании ключа 21 начинает работать задающий генератор 19 и усилитель 20 мощности. Переменное напряжение с выхода источника переменного питающего напряжения 1 поступает к обмотке возбуждения 6, причем частота переменного напряжения соответствует основной резонансной частоте резонансного трансформатора. В повышающей обмотке 5 индуцируется ускоряющее напряжение, приложенное между анодом 8 трубки 3 и ее сетчатым катодом 10. Под действием этого напряжения электроны эмиттированные сетчатым катодом 10, ускоряются в направлении анода 8, фокусируются на его поверхности фокусирующей диафрагмой 9 и инициируют при соударении с анодом рентгеновское излучение, которое выходит за пределы вакуумного обьема трубки через прозрачный для рентге748926 ды сетчатрго катода 10 и выпускное окно 11. Толщина стенки корпуса 4 трубки вблизи анода 8 позволяет использовать выходящее через эту стенку рентгеновское излучение, например, для панорамного просвечивания. Преимущества предложенной конструкции рентгеновского генератора по сравнению с известным сводятся к следующему: уменьшаются масса и габарнты излучателя, так как вместо диэлектрика повышающая обмотка 5 отделена от корпуса 4 вакуумным промежутком н уменьшен объем диэлектрика; масса излучателя на 300 кэВ, изготовленного по предлагаемому принципу, составляет около 7 кг прн длине излучателя 80 см и диаметре 14 см, возрастает диапазон применения ио выявлению дефектов в труднодоступных местах контролируемых изделий. Поскольку предложенное устройство является портативным, целесообразно сравнить его с устройствами того же назначения, имеющими примерно такие же массу и габариты. К этим устройствам относятся импульсные автоэмиссионные рентгеновские аппараты. Преимущества предложенного устройства по сравнению с импульсными заключаются в следующем: мощность дозы повышается в десятки раз, так как конструкция анода в предложенном устройстве позволяет принудительно его охлаждать в отличие от известных устройств; больший срок службы (более 200 ч, непрерывной работы) и большая стабильность, так как отсутствуют разрядники, снижающие время непрерывной работы импульсных рентгеновских аппаратов до единиц часов; воэможность регулирования энергии. рентгеновского излучения, так как используется не автоэмиссионный, а накаливаемый катод, эмиссия которого не зависит от напряженности электрического поля у поверхности ка.тода. большая средняя жесткость спектра излучения, так как ток нагрузки меньше влияет на амплитуду ускоряющего напряжения, чем у импульсных аппаратов. На основе изобретения изготовлены действующие образны рентгеновских генераторов со следующими параметрами: — максимальная мощность до. ы излучения на расстоянии 0,7 м от анода трубки 8 р/мин; максимальная энергия излучения 300 кэВ диаметр фокусного пятна 3 мм; диапазон регулировки максимальной энергии излучения 100 — 300 кэВ; масса излучателя 7 кг; длина излучателя 80 см; диаметр излучателя 14 см. Формула изобретения Рентгеновский генератор, содержащий 15 источник переменного напряжения, резо нансный трансформатор с обмоткой возбуждения и повышающем обмоткой, рентгеновскую трубку с проводящим герметичным корпусом, анодом и катодом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и хО веса генератора, в корпус трубки введен диэлектрический цилиндр, на одном конце которого установлен анод рентгеновской трубки. а другой конец цилиндра герметично соединен с корпусом трубки, причем в по31 лости диэлектрического цилиндра размещены обмотки возбуждения и по вы ш а юща я обмотка резонансного трансформатора, высоковольтный конец которой соединен с анодом трубки, а низковольтный — — с проводящим герметичным корпусом трубки, так что Зе повышающая обмотка и нроводящий корпус образуют вторичный колебательиый контур резонансного трансформатора. Источники йнформацин, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3970884, кл. 313- — 55, опублик. 1976. 2. Выложенная заявка ФРГ № 2128248, кл.21G 20/01, опублик. 1973. 3. Выложенная заявка ФРГ № 2444193, кл. Н 05 G 1/12, опублик. 1975. 4. Альбертинский Б. И. и др. Передвнжная рентгеновская установка на базе резонансного трансформатора, «Дефектоскопия», № 5, 1971 (прототнп1. 748926 1 ! I Редактор Н. Горват Заказ 4386/23 Составитель К. Кононов Техред К.Шуфрнч Корректор В. Синицкая Тяраж 885 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж- — 35, Раушская наб., д. 4/5 Филнал ППП <Патенте, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
