Вращающийся анод рентгеновской трубки

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (32) Заявлено 1103.80 (21) 2891231/18-25 (51)м.. КЛ.

Н 01 J 35/10 с присоединением заявки N9 2 8912 32/18-25 (23) Приоритет—

Опубликовано 30.12.81. Бюллетень 89 48

Дата опубликования описания 30.1281

ГосударственкыА комитет

СССР ао делам язобретеанЯ я открытнА (>3) Ю 4 S21.388.22 (088. 8) исследовательский реитгеио-радиологический ийстйтут

71 аявитель (54 ) ВРАЩАЮЩИЙСЯ АНОД РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к вращающимся анодам рентгеновских трубок.

Одним из факторов, существенно влияющих на резкость получаемого диагностического изображения, является наличие афокального излучения, обусловленного торможением отклонившихся от основной траектории пучка первичных электронов, возвратившихся на анод под действием ускоряющего чапряжелия рассеянных электронов и электронов вторичной эмиссии иэ материала фркусной дорожки анода.

Одним иэ методов уменьшения элия- 15 ния афокального излучения на резкость получаемого диагностического изображения является использование глубинной диафрагмы P).

" Однако такое решение не обеспечи- 20 вает уменьшение собственно афокально,го излучения, которое является результатом дополнительной бомбардировки фокусной дорожки электронами, что, в целом, приводит к увеличению нагрузки на фокусную дорожку.

Известна рентгеновская трубка, содержащая вращающийся анод и накальный катод, между которыми расположено тело с отверстиями для пропускания 30 о к аноду первичного электронного пучка и вывода рентгеновского пучка от места падения на анод электронного пуч" ка. Иэ-за близости расположения тела с отверстиями к поверхности вращающегося анода афокальное излучение в трубке практически отсутствует |„23 .

Недостатком данной трубки является ее конструктивная сложность по сравнению с обычными рентгеновскими трубками для диагностических аппаратов, обусловленная необходимостью введения в вакуумный корпус трубки тела определенной конфигурации, его закрепления в строгом пространственном положении относительно анода и т.д.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вращающийся анод рентгеновской трубки, содержащий тело анода в виде диска из материала с высокой теплопроводностью, кольцевую мишень из тугоплавкого материала, расположенную в теле анода f3 .

Недостатком известного технического решения является наличие значи тельного афокального излучения.

894817

Цель изобретения — повышение качества изображения за счет уменьшения выхода афокального излучения.

Поставленная цель достигается тем, что во вращающемся аноде рентгеновской тРУбки, содержащем тело анода н виде диска, расположенную н теле анода кольцевую мишень, на мишень нанесен слой графита, толщиной не большей длины свободного пробега первичных электронов для минимальной энергии электронного пучка в рабочем диапазоне ускоряющихся напряжений и не леньше половины эффективной длины свободного пробега вторичных и рассеянных электронов для максимальной энергии электронного пучка в рабочем 15 диапазоне ускоряющих напряжений.

При этом толщина слоя графита для диапазона ускоряющих напряжений от

40 до 125 кВ выбрана от 2 до 6 мкм.

Нанесенный на мишень слой может 20 быть выполнен из монокристаллического графита, ориентированного одним из главных кристаллографических направлений вдоль направления первичного эЛектронного пучка.

При этом толщина слоя графита для диапазона от 40 до 125 кВ выбрана от

8 до 12 мкм.

Как известно энергетический спектр вторичных и рассеянных электронов содержит два максимума, один из которых соответствует наиболее вероятной энергии медленных электронов, а второй практически соответствует энергии первичных электронов (упругое рассеяние), причем лежду максимумами распределения электронов практически р ав номерное .

Кроме того, рассеяние электронов ядрами элементов пропорционально

Z /U где 2 -атомный номер рассеи — 4(} вающего элемента, à U — ускоряющее напряжение.

На чертеже приведена схема вращающегося анода.

Вращающийся анод Рентгеновской 45 трубки содержит тело 1 анода из материала с высокой теплопроводностью, например графита, кольцевую анодную мишень 2, закрепленную в теле 1 анода, и покрытие 3 на мишени 2, выполненное из.графита и нанесенное одним из известных методов.

Толщина покрытия 3 выбрана не большей длины свободного пробега первичных электронов для минимальной энергии электронного пучка в рабочем диапаЬоне ускоряющих напряжений (при

40 кВ) и не меньшей половины эффективной длины с"вободного пробега для спектра вторичных и рассеянных электронон, соответствующего максимальной $Q энергии электронного пучка в рабочем диапазоне ускоряющих напряжений (при

125 KB). При У .донни „чета практического удабсTB 1, Реализации толщину покрытия выбирают от 2 до 6 MKM. 65

Выбор первого условия объясняетси необходимо .тью практической прозрачности покрытия для электронного пучка во всем диапазоне ускоряющих нап; яжений, т.е. критичным является его проницаемость для наименее энергети— ческих электронов. Расчет глубины проникновения электронов н вещество представляет собой сложную расчетную задачу. Пользуясь приближениями, из— ложенными в работе, можно сделать расчет, что средняя приближенная глу— бина проникновения электронов при ускоряющем напряжении 40 кВ составляет величину порядка 12 мкм для графита.

При ориентировании монокристаллического графита эта глубина за счет эффекта каналирования несколько увеличивается (по косвенным данным примерно на 40%) и может составлять 16 — 17 мкм.

При нанесении на поверхность мишени (как правило, вольфрамовой) графитового покрытия резко уменьшается количество рассеянных электронов в соответствии с приведенной выше зависимостью (Z углерода = 6, à Z вольфрама = 74) . Кроме того, рассеяние на поверхности раздела вольфрам-графит также будет уменьшенным, поскольку оно з ависит от не которого эффе ктивного атомного номера этой поверхности, который также будет существенно ниже атомного номера вольфрама.

Использование именно монокристаллического графита обеспечивает следующие преимущества.

Каналиронанию подвергаются электроны первичного пучка, идущие в узком угловом диапазоне относительно кристаллографического направления графита, т.е. происходит по краней мере частичное устранение ненаправленных электронов, также дающих вклад в афокальное излучение.

Каналирование также накладывает ограничения и на выход вторичных и рассеянных электронов, поскольку предпочтительными направлениями выхода будут также каналы кристаллической решетки покрытия. Идущие в другом направлении электроны будут поглощаться сильнее, причем вышедшие в противоположном направлении электронному первичному пучку электроны будут давать минимальный вклад н афокальное излучение.

Каналирование принодит к большей локальности выделения энергии электронами по глубине, т.е. надлежащим выбором толщины покрытия для заданной энергии можно получить наиболее благоприятное по глубине мишени распредение ныделения энергии первичного электронного пучка.

Таким образом, высокоэнергетическая состанляющая, обусловленная- упруго рассеянными электронами, будет существенно ослаблена (особенно при

125 кВ в соответствии с Указанной вы894817

Составитель Т.Владимирова

Редактор В.Пилипенко Техред З.Фанта

Корр е к тор М . Пожо

Заказ 11502/84 Тираж 787

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ше зависимостью). Это означает, что е ффективная эчергия спектра вториччых и рассеянных электронов, приближенно определяемая выражением ma, Ее — - 1/Е „J Е» Е ЬЕ, 5 о где и (Е ) — количество вториччых и рассеянных электронов с энергией Е, Е . максимальная рг электр - 1О нов в спектре, будет смещена сильно в сторону малых энергий. Теперь достаточно толщину слоя графита выбрать не меньшей половины эффективчой длины свободного пробега электронов (эффективная длина волны соответствует эффективной энергии электронов в спектре) для того, чтобы большая часть вторичных и рассеянных электронов не смогла снова достичь поверхности мишени и поглотилась бы в гра- 20 фитовом покрытии.

При этом графитовое покрытие будет дополнительно служить средством теплоотвода с поверхности мишени.

Также оно не сказывается сколько-нибудь заметно на интенсивности рентгеновского пучка. Сами трубки при использовании такого анода конструктивно не меняются.

Формула изобретения 30

1. Вращающийся анод рентгеновской трубки, содержащий тело анода в виде диска, расположенную в теле анода кольцевую мишень, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества изображения за счет уменьшения выхода афокального излучения, на мишень нанесен слой графита, толщиной не больше длины свободного пробега первичных электронов для минимальной энергии электронного пучка в рабочем диапазоне ускоряющих напряжениЯ и не меньше половины эффективной длины свободного пробега вторичных и рассеянных электронов для максимальной энергии электронного пучка в рабочем диапазоне ускоряющих напряжений.

2. Анод по п. 1, о т л и ч а ю шийся. тем, что нанесенный на мишень слой выполнен из монокристаллического графита, ориечтированного одним из главных кристаллографичевских направлений вдоль направления первичного электронного пучка.

Источчики информации, принятые во вчимание при экспертизе

1. Соколов В.Г. и др. Штативномеханические устройства для рентгенодиагностики. М., "Медицина", 1979, с. 24.

2. Заявка Франции Р 2405555, кл. Н 01 J 35/00, 1979.

3. Байза К. и др. Рентгенотехника.

Будапешт, AH Венгрии,1973,с.75 (прототип).