Рентгеновская трубка

 

Использование: в рентгенотехнике. Сущность изобретения: трубка включает в себя вакуумную оболочку 1 с вынесенным анодом 4, содержащим пролетную трубу 5 с длинной магнитной линзой 6, надетой на нее, и узел 7 мишени с выходным окном 8, при этом пролётная труба 5 выполнена гибкой, а длинная магнитная линза 6 выполнена , например, в виде соленоида, размещённого вдоль пролетной трубы 5. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (I!) {я}з Н 01 J 35/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4948936/25 (22) 25,06.91 (46) 07.02,93, Бюл, ¹ 5 (75) С,А, Иванов, Н.H. Потрахов, Л.А. Пузян и П.Я. Шимчейко (56) 1, Быстров Ю.А„Иванов С.А. Ускорители и рентгеновские приборы. Высшая школа, M.: 1976, с. 158-159.

2. Выложейная заявка ФРГ ¹ 2717054, кл, Н 01 J 35/32, 1978.

3, Патент СССР N 664585, кл. Н 01 J.35/08,1969. (54) РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА (57) Использование; в рентгенотехнике.

Сущность изобретения . трубка включает в себя вакуумную оболочку 1 с вынесенным . анодом 4, содержащим пролетную трубу 5 с длинной магнитной линзой 6, надетой на нее, иузел 7 мишени с выходным окном 8. при этом пролетная труба 5 выполнена гибкой, а длинная магнитная линза 6 выполнена, например, в виде соленоида, раз- мещенного вдоль пролетной трубы 5. 4 э,п. ф-лы, 2 ил.

1793491

Изобретение относится к рентгено- невысокой резкости получаемых снимков. вской технике и может быть использовано При просвечивании же по принципу томогдля просвечивания небольших по объему рафии, дающему более высокое качество исполостей, то есть в тех случаях, когда для следований, требуется использование обеспечения эффективного исследования, 5 весьма сложного и дорогостоящего дополисточник рентгеновского излучения требу- нительного оборудования. ется располагать внутри исследуемой поло- Наиболее близка к предлагаемой рентсти, геновская трубка, включающая в себя вакуПреимущественно изобретение может умную оболочку, соединенную с полым быть использовано в рентгенодиагностике, "0 вынесенным анодом, содержащим пролетдля исследований внутреннихорганов чело- ную трубу с соосной ей протяженной магвека. Кроме того, изобретение может быть HNTHQA JlMH30A, вдоль нее, и узел мишени, а также использовано для микродефектоско- также катодный узел в вакуумной оболочке. пии в судостроении, машиностроении, В данном техническом решении вынеатомной энергетике и прочее, например, 15 сенный анод представляет собой трубку, кодля контроля качества сварных соединений торая через фланец закреплена на тонкостенных труб малого диаметра. вакуумной оболочке в виде стеклянного

Известна рентгеновская трубка, содер- баллона и служит одновременно пролетной жащая вакуумную оболочку в виде стеклян- трубой анода. Магнитная линза расположеной трубы, и катодный и анодный узлы, 20 на соосно с пролетной трубой. Мишень эарасположенныевбаллоне поеготорцам(1, креплена в торцовой части трубки, Такая

2). Анодный узел в данной рентгеновской рентгеновская трубка, в отличие от вышетрубкевыполненввидеметаллическогоста- описанной, имеет маленькие поперечные кана, закрепленного на одном из торцов размеры анода. что позволяет помещать табаллона. Выходное окно анодного узла, че- 2б кой анод непосредственно в небольшие по" рез которое выводится рентгеновское излу- лости, что повышает качество получаемых чение, образовано стенкой стеклянного - снимков и расширяет круг возможных исс-. баллона. ледований. В частности. возможно осущестОсновным недостатком такой рентгена- влять облучение пациента изнутри. вской трубки являются большие размеры 0 Магнитная линза, надетая на пролетнук " анодного узла, в частности тот факт, что трубу, обеспечивает малые размеры фокусвывод рентгеновского излучения осуществ- ного пятна пучка электронов на мишени, что ляется через стенки стеклянного баллона, повышает качество(информативность) полувеличенные размеры которого обусловле- учаемых снимков, Однако такие рентгеноны тем, что он выполняет роль высоковоль- 5 вские трубки могут быть использованы для тного изолятора, рассчитанного на полное исследования только тех объектов, к полорабочее напряжение рентгеновской трубки. " стям которых имеется прямолинейный проВследствие этого весьма трудно, а часто и ход, т.е. когда не требуется изменения невозможно обеспечить такой рентгено- конфигурации(изгиба) пролетнойтрубыдля вской трубкой оптимальную геометрию 4 » введения вынесенногоанодавполостьобьсъемки указанных выше объектов. Съемка екта. производится, как правило, с внешней сто- Например, в медицине такие рентгенороны от исследуемой полости, через стенки вские трубки могут быть использованы для объекта, или через неоправданно большое исследования таких органов, доступ к коколичество "балласта", что обуславливает 45 торым достаточно прост, а именно в стоманевысокое качество снимков и существен- тологии — для исследований челюстей ные сложности при их расшифровке. В час- пациента, в гинекологии. Введение же вытности, исследование внутренних органов несенного анода во внутренние полости человека с помощью такой рентгеновской человека для исследований таких его оргатрубки может осуществляться только извне. 50 нов, как пищевод, желудок, легкие и пр., При этом при прямом просвечивании, как как правило, сопровождается иэменениправило, происходит затененйе исследуе- ем конфигурации пролетной трубы, в мого органа близлежащими органами, не частности, ее изгибом. Изгиб анода в являющимися объектом исследований, но прототипе невозможен, поскольку элекнаходящимися на пути прохождения пучка 55 троны, эмиттированные катодом и ускорентгеновского излучения. ренные полем анода, будут оседать на

Неоптимальная геометрия съемки, а стенке пролетной трубы в месте ее иэгиименно увеличенные расстояния между ис- ба, а не попадать на мишень, и генерации точником излучения, обьектом исследова- рентгеновского излучения с мишени ний и рентгеновской пленкой приводит к практически не будет.

1793491

Цель изобретения — расширение возможностей применения.

Для достижения указанной цели в рентгеновской трубке, включающей в себя вакуумную оболочку с вынесенным анодом, содержащим пролетную трубу с магнитной линзой, надетой на нее, и узел мишени с выходным окном, пролетная труба выполнена гибкой, а магнитная линза выполнена длинной, например, в виде соленоида, размещенного вдоль пролетной трубы.

Соленоид создает внутри пролетной трубы магнитное поле, которое транспортирует и направляет пучок электронов вдоль оси соленоида и. соответственно, вдоль оси пролетной трубы, При искривлении пролетной трубы электроны движутся внутри нее по линиям магнитного поля соленоида (как бы навиваясь на них) и попадают на мишень, генерируя рентгеновское излучение.

Таким образом, наличие соленоида позволяет получать генерацию рентгеновского излучения при изогнутой пролетной трубе, что существенно расширяет возможные области применения таких рентгеновских трубок, а именно, позволяет исследовать полости обьектов, не имеющих прямолинейного доступа, например, использовать их в медицине для исследований изнутри таких органов пациента, как пищевод, легкие, желудок и пр.

Параметры используемой длинной магнитной линзы (типоразмер постоянных магНИТОВ ИЛИ ЧИСЛО ВИТКОВ, ПЛОТНОСТЬ ИХ расположения, напряжение на соленоиде и др.) в основном зависят от условий эксплуатации рентгеновской трубки, в частности от угла изгиба пролетной трубы, При этом линза должна обеспечивать достаточно однородное магнитное поле внутри изогнутой . пролетной трубы, а также сохранять необходимую гибкость пролетной трубы. Выбор параметров линзы, отвечающей вышеуказанным условиям, осуществляется по известным методикам.

Целесообразно, чтобы стенка пролетной трубы была выполнена из диэлектрического материала, а линза снабжена наружным магнитным экраном, установленным вдоль нее.

Выполнение стенки пролетной трубы из диэлектрика наиболее технологично для обеспечения гибкости пролетной трубы и ее вакуумной плотности. Магнитный экран, установленный над линзой, позволяет обеспечить равномерность магнитного поля вдоль оси пролетной трубы при ее изгибе и тем самым способствует более точному движению пучка электронов на мишень анода.

30 ную магнитную линзу, и узла 7 мишени, Про35

5

Целесообразно, чтобы линза была размещена в толще стенки пролетной трубы, а над ней в указанной стенке был выполнен кольцевой канал, заполненный магнитной жидкостью, образующей магнитный экран.

Размещение соленоида (в случае использования соленоида -в качестве длинной магнитной линзы) в толще стенки пролетной трубы из диэлектрического материала позволяет достаточно технологично изготавливать пролетную трубу с соленоидом, например, путем армирования резиновой трубки проволокой или "шинкой", Образование магнитного экрана магнитной жидкостью обеспечивает еще более равномерную концентрацию магнитного поля вдоль оси пролетной трубы, что дополнительно способствует направлению пучка электронов на мишень при изгибе пролетной трубы.

На фиг, 1 изображена рентгеновская трубка, продольный разрез; на фиг. 2 — узел

А на фиг. 1 в увеличенном масштабе, Рентгеновская труба содержит вакуумную оболочку 1, в виде стеклянной трубы, катод 2, фокусирующую головку 3. размещенные в вакуумной оболочке 1, и вынесенный анод 4. Анод 4 состоит из гибкой пролетной трубы 5 с соленоидом 6, надетым на нее вдоль ее длины и образующим длинлетная труба 5 закреплена Одним концом на торце вакуумной оболочки 1 с помощью фланца 8, а на другом ее конце расположен узел 7 мишени, образованный выходным окном 9 и непосредственно мишенью 10, Выходное окно 8 выполнено в виде диска из прозрачного для рентгеновского излучения материала. например бериллия, на торцовой стороне которого закреплена мишень

10. Сам диск прикреплен, например приклеен, к торцу пролетной трубы 5. Мишень 10 может быть "прострельной" (как изображено на фиг, 1) или массивной, Пролетная труба 5 включает в себя резиновую трубку 11 (фиг. 2), армированную известными методами по ее длине проволокой, образующей соленоид 6. Один конец проволоки вместе с мишенью 10 заземлен, а другой подключен к низковольтному источнику питания. На резиновую трубку 11 надета с зазором вторая трубка 12. Образованный между трубками

11 и 12 кольцевой канал t3 заполнен магнитной жидкостью, служащей магнитным экраном 14 соленоида 6. 8 качестве магнитной жидкости может быть использована суспензия мелкодисперсного порошка из магнитомягких материалов. Кольцевой канал 14 по торцам трубок 11 и 13 герметизирован (например, при помощи клеевого соединения).

1793491

Магнитный экран может быть выполнен также из гибкого металлического рукава, надетого на резиновую трубку 11. Хотя такое выполнение магнитного экрана и проще, чем вышеописанного, магнитная жидкость обеспечивает более равномерную концентрацию магнитного поля внутри пролетной трубы 5 и незначительно влияет на ее гибкость.

Возможно также выполнение стенки пролетной трубы 5 из другого диэлектрического материала, обеспечивающего ее гибкость и вакуумную плотноСть, например из фторполимера ФПКУ-100, Во всех случаях при выполнении пролетной трубы 5 из диэлектрического материала вакуумная оболочка 1 соединена с вакуумным насосом (не показан) для обеспечения или поддержания вакуума внутри рентгеновской трубки, Возможно выполнение стенки пролетной трубы 5 и из металла, например, по принципу гибких вакуумных волноводов, При этом нет необходимости в магнитном экране, так как им служит металлическая стенка пролетной трубы 5. Одйако технология изготовления таких гибких вакуумных волноводов в настоящее время не имеет широкого распространения.

Как отмечалось, параметры соленоида 6 (число витков, плотность их раСположения, толщина проводников, напряжение на соленоиде и др.) зависят в ос loBHoM от условий эксплуатации рентгеновской трубки, в частности от требуемого угла изгиба пролетной трубы 5, т.е. соленоид 6 должен обеспечивать достаточной величины однородное магнитное поле внутри пролетной трубы 5, направляющее пучок электронов на мишень

10 при изгибе трубы 5, а также сохранять необходимую для такого изгиба гибкость пролетной трубы 5. Выбор параметров соленоида 6, отвечающих вышеуказаннйм условиям, осуществляется по известным методикам.

Из опыта известно; что отклонение" кон ца пролетной трубы 5 от первоначальной продольной оси (продольной оси рентгеновской трубки) при введении ее в большинство внутренних полостей человека не превышает 50 мм. Авторами с помощью расчетов установлено, что при таком отклонении конца пролетной трубы 5 величина индукции  на оси магнитного поля, созда.ваемого соленоидом 6 внутри пролетной трубы 5, рассчитывается по формуле где U — ускоряющее напряжение, В;! — дли5 на пролетной трубы, см, например, при U =

=90 кВ, 1 20 составляет около 300 Гс, Рентгеновская трубка работает следующим образом. После включения напряжения питания накала (не, показано)

10 рентгеновской трубки электроны, эмиттируемые накальным катодом 2. фокусируются при помощи фокусирующей головки 3. Сфокусированный электронный пучок ускоряется полем анода 4 и тормозится его мишенью

15 10. В процессе торможения электронов на мишени 10 генерируется рентгеновское излучение, которое выходитчерез прозрачную для него стенку выходного окна 9. Соленоид

6 создает внутри пролетной трубы 5 одно20 родное магнитное поле, транспортирующее и направляющее пучок электронов на мишень 10, при достижении которой происходит торможение электронного пучка. В процессе торможения электронов генериру25 ется рентгеновское излучение, которое выходит через окно 9. Благодаря тому, что соленоид 6 размещен вдоль длины пролетной трубы 5, электронный пучок фокусируется на мишени 10. При искривлении

30 пролетной трубы 5 электроны, двигаясв внутри нее по линиям магнитного поля соленоида 6 (как бы навйваясь на них), также отклоняются от продольной оси рентгеновской трубки и попадают на мишень 10, ге35 нерируя рентгеновское излучение.

Магнитный экран, установленный над соленоидом 6, повышает напряженность магнитного поля внутри пролетной трубы 5 и обеспечивает его равномерность вдоль оси

40 пролетной трубы 5 при ее изгибе и тем самым обусловливает точное попадание электронов на мишень 10.

Таким образом, наличие соленоида 6

45 позволяет получать генерацию рентгеновского излучения при изогнутой пролетной трубе 5, что существенно расширяет, по сравнению с прототипом, возможные области применения таких рентгеновских тру50 бок, а именно, позволяет исследовать малые полости объектов, не имеющих прямолинейного доступа. Особенно перспективно использование таких рентгеновских трубок в медицине для исследования внут55 ренних органов человека (легких, желудка и пр.), 10

1793491

Формула изобретения ю j4 О fZ

@oz Г

Составитель С. Иванов

Техред М, Моргентал Корректор Н. Гунько

Редактор Г. Федотов

Заказ 508 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1. Рентгеновская трубка, содержащая вакуумную оболочку, соединенную с полым вынесенным анодом, образованным пролетной трубой и узлом мишени с выходным окном, катодный узел, расположенный в вакуумной оболочке, и протяженную магнитную линзу. расположенную соосно с пролетной трубой вынесенного анода вдоль нее, отл и ча юща я с я тем, что,с целью расширения возможностей применения, пролетная труба и магнитная линза выполнены гибкими по меньшей мере на их отдельных участках и магнитная линза расположена по всей длине пролетной трубы, причем гибкие участки пролетной трубы и магнитной линзы совмещены.

2. Трубка по и. 1, отличающаяся тем, что пролетная труба и магнитная линза выполнены гибкими по всей длине.

3, Трубка по пп. 1 и 2, о т л и ч à ю щ а яс я тем, что пролетная труба выполнена из диэлектрического материала и введен наружный по отношению к магнитной линзе экран, выполненный гибким и расположенный вдоль линзы по всей ее длине.

4. Трубка по и. 3, отличающаяся тем, что магнитная линза и магнитный экран размещены в толще стенки пролетной трубы.

5. Трубка по и. 4, отличающаяся тем, что магнитный экран выполнен в виде проходящего по длине пролетной трубы кольцевого канала, заполненного магнитной жидкостью.