Анод рентгеновской трубки

 

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к анодам рентгеновских трубок, и может быть использовано в медицине для диагностики и терапии, в технических устройствах для неразрушающего контроля изделий и научных исследований. Сущностью изобретения является содержание легирующих компонентов в сплаве на границе мишень-подложка, выбрано переменным по толщине мишени с максимальным его значением у поверхности на глубине 10 - 50 мкм. Техническим результатом является сохранение контакта на границе мишень-подложка в процессе эксплуатации анода при одновременном снижении содержания легирующего компонента в сплаве материала мишени и, как следствие, увеличение ресурса анода и снижение его стоимости. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области рентгеновской техники, а более конкретно к анодам рентгеновских трубок (РТ), и может быть использовано в медицине для диагностики и терапии, в технических устройствах для неразрушающего контроля изделий и научных исследований для проведения рентгеноструктурного анализа материалов.

Общим недостатком, присущим анодам рентгеновских трубок, является разрушение материала мишени в зоне фокусной дорожки, которое обусловлено высокими деформациями, возникающими при эксплуатации анода на поверхности мишени и на границе мишень - подложка.

Известен анод рентгеновской трубки, изготовленный методом порошковой металлургии и содержащий подложку и двухслойную поликристаллическую мишень из вольфрамовых сплавов, в которой предел текучести верхнего слоя превышает предел текучести прилегающего слоя, за счет чего снижаются деформации верхнего слоя покрытия при эксплуатации анода (Патент США N 4331902, НКИ 313-330, опубл. 25.05.1982).

Однако на границе слоев мишени анода остаются высокие деформации, вызванные различием теплофизических, прочностных свойств материалов слоев и относительно низкой адгезией между ними. Следствием этих деформаций является нарушение контакта между слоями, что приводит к перегреву материала мишени в зоне фокусной дорожки и сокращению ресурса РТ.

Известен также анод рентгеновской трубки, изготовленный методом порошковой металлургии, содержащий подложку и мишень из вольфрам-рениевого сплава толщиной 0,05 - 1 мм. За счет легирования вольфрама рением увеличивается прочность и пластичность мишени, что приводит к увеличению ресурса анода. (Патент США N 3836807, НКИ 313-330, опубл. 17.09.1974).

Однако данной конструкции также присущи высокие деформации, реализуемые на границе мишень - подложка. Кроме того, недостатками этой конструкции являются высокая температура зоны фокусной дорожки, обусловленная низкой, по сравнению с вольфрамом, теплопроводностью вольфрам-рениевого сплава, а также высокая стоимость, связанная с необходимостью применения дорогостоящего рения.

Задачей настоящего изобретения является сохранение контакта на границе мишень - подложка в процессе эксплуатации анода при одновременном снижении содержания легирующего компонента в сплаве материала мишени и, как следствие, увеличение ресурса анода и снижение его стоимости.

Поставленная задача решается тем, что в аноде рентгеновской трубки, включающем подложку и мишень из сплава тугоплавкого металла, содержание легирующих компонентов в сплаве выбирается переменным по толщине мишени с максимальным его значением у поверхности на глубине 10 - 50 мкм. Мишень может быть размещена только в зоне фокусной дорожки, превышая ширину последней с обоих сторон не менее, чем на 50 мкм.

Выполнение мишени из сплава тугоплавких металлов, содержание легирующих добавок в которых меняется по толщине мишени, позволяет улучшить адгезию мишени, а также избежать скачкообразного изменения теплофизических и прочностных свойств в зоне фокусной дорожки. Кроме того, уменьшение жесткости материала мишени по мере удаления от поверхности фокусной дорожки за счет снижения содержания легирующих добавок позволяет уменьшить деформации поверхности мишени, и, следовательно, увеличить ресурс анода.

Расчетно-экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния анодов рентгеновских трубок в процессе их эксплуатации показали, что наибольшие деформации мишени реализуются на поверхности мишени в центральной части фокусной дорожки. Величина этих деформаций быстро снижается по глубине мишени (на глубинах ~ 10-50 мкм для анодов различных классов уровень деформаций снижается более чем на порядок). Поэтому применение высокопрочных и пластичных сплавов для увеличения ресурса, получаемых легированием с оптимальным составом, необходимо только в этом диапазоне толщин мишени.

Применение легирующих добавок на глубине менее 10 мкм приводит к появлению трещин в нелегированном материале из-за его низкой пластичности, использование максимального содержания легирующих добавок на глубине более 50 мкм приводит к удорожанию анода и усложнению процесса его изготовления.

Существенно упростить процесс изготовления анода позволяет применение метода нанесения мишени на подложку из парогазовой фазы, при котором изменение температуры подложки и концентрации наносимой газовой смеси позволяет получать оптимальное содержание легирующих добавок по толщине мишени.

Легирование металла, наряду с улучшением пластических свойств приводит к снижению теплопроводности. Например, при легировании вольфрама рением с массовым содержанием рения от 3 до 20% степень деформации поверхности мишени снижается в 2 - 5 раз, однако при толщине мишени из W-Re ~ 1 мм максимальная температура фокусного пятна анода высокомощной рентгеновской трубки превышает аналогичную температуру вольфрамовой мишени на ~100oC. Но при толщине W-Re менее 50 мкм это различие максимальных температур существенно снижается. Аналогичные эффекты имеют место и при легировании материала мишени (вольфрама или молибдена), например, ниобием или танталом. К удешевлению анода приводит размещение мишени только в зоне его фокусной дорожки, однако, чтобы не произошло нарушения контакта мишени с подложкой, как показали расчетно-экпериментальные исследования, ширина мишени при этом должна превышать ширину фокусной дорожки с обоих сторон не менее чем на 50 мкм.

Пример конкретного выполнения На коническую поверхность молибденовой подложки, диаметр которой составляет 100 мм, толщина центральной части - 12 мм, а угол конусности рабочей поверхности - 15o, наносят из парогазовой фазы слой вольфрамовой мишени толщиной 0,7 мм. При нанесении мишени постепенно понижают температуру с одновременным увеличением содержания в наносимой смеси массового содержания рения. Таким образом получается мишень с плавным увеличением содержания рения от 0% вблизи подложки до 10% в приповерхностной зоне (толщиной ~ 40 мкм). Как показали расчетно-экспериментальные исследования, в процессе эксплуатации анода при мощности потока тепла 50 кВт, временем экспозиции 0,1 с с перерывом между экспозициями 20 с, температура фокусной дорожки такой конструкции более чем на 30oC ниже температуры аналогичного анода с покрытием W-10%Re, ресурс анода с переменным по толщине мишени содержанием рения возрастает более чем на 10%, а его стоимость понижается на ~ 15%.

Формула изобретения

1. Анод рентгеновской трубки, включающий подложку и мишень из сплава тугоплавкого металла, отличающийся тем, что содержание легирующих компонентов в сплаве выбрано переменным по толщине мишени с максимальным его значением у поверхности на глубине 10 - 50 мкм.

2. Анод рентгеновской трубки по п.1, отличающийся тем, что мишень выполнена из вольфрама, легированного рением.

3. Анод рентгеновской трубки по п.1, отличающийся тем, что мишень размещена только в зоне фокусной дорожки, превышая ширину последней с обеих сторон на менее чем на 50 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к анодам рентгеновских трубок, и может быть использовано в медицине для диагностики и в технических устройствах для рентгеноструктурного анализа материалов и других областях науки и техники

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским трубкам для рентгеноэлектронной спектроскопии

Изобретение относится к области рентгеновской техники и может быть использовано в медицине, дефектоскопии, охранных системах, а также в научных исследованиях

Изобретение относится к мощной импульсной технике и предназначается для решения научных задач, связанных с радиационными исследованиями

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к рентгеновским трубкам с выносным анодом

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к рентгеновским трубкам с выносным анодом, применяемым, например, в стоматологии

Изобретение относится к рентгенотехнике ,в частности, к технологии изготовления анодов для рентгеновских трубок

Изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к вращающимся анодам рентгеновских трубок, применяемых в медицинской диагностике и терапии, в технических устройствах для неразрушающего контроля изделий и научных исследований для проведения рентгеноструктурного анализа материалов

Изобретение относится к генераторам рентгеновского излучения, используемым для недеструктивной рентгенографии и диагностики

Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано в различных измерительных устройствах для контроля параметров и визуализации структуры промышленных и биологических объектов. Источник содержит вакуумный корпус, облучаемый электронами, анод, генерирующий расходящийся поток излучения, окно для вывода рентгеновского излучения, средства оптической индикации пучка рентгеновского излучения, включающие источник оптического излучения и оптическое зеркало. Анод выполнен составным в виде тонкой пленки и рентгенопрозрачной подложки, люминесцирующей в оптическом диапазоне. Анодная структура является выходным окном источника, за которой установлены соосно расположенные средства коллимации и фокусировки рентгеновского и оптического излучения и средства оптической визуализации рентгеновского фокуса. Технический результат- повышение точности и информативности оптической индикации параметров рентгеновского излучения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники и может быть использовано в различных измерительных устройствах для контроля состава и структуры промышленных и биологических объектов. Рентгеновский источник с оптической индикацией излучения содержит катод, анод трансмиссионного типа, источник оптического излучения, средства совмещения оптического и рентгеновского пучков. Анод выполнен составным в виде тонкой пленки, генерирующей рентгеновское излучение, которая частично прозрачна для электронов, и подложки, прозрачной как в оптическом, так и рентгеновском диапазонах. Подложка люминесцирует в оптическом диапазоне при электронном облучении. Средством совмещения потоков рентгеновского и оптического излучений является зеркало, которое одновременно отражает излучение в заданных полосах рентгеновского и оптического спектров. Технический результат - повышение достоверности оптической индикации параметров рентгеновского излучения и безопасности работы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Источник рентгеновского излучения содержит корпус (19), в котором, в частности, может генерироваться монохроматическое рентгеновское излучение. В соответствии с изобретением предусмотрено, что в корпусе в качестве мишени предоставлен аэрогель (12), например, в форме стержня (45), при этом аэрогель (12) из-за его очень малой плотности и высокой энергии испаряется. Поэтому мишень направляется с помощью катушки (46), так что всегда в распоряжение предоставляется не потребленная мишень для генерации, в частности, монохроматического рентгеновского излучения. Аэрогель (12) зафиксирован на металлической пленке (40) из легкого металла или нескольких легких металлов, причем металлическая пленка (40) имеет отверстия, которые перекрываются материалом мишени. Кроме того, изобретение относится к способу генерации рентгеновского излучения, а также к применению источника рентгеновского излучения для просвечивания тел (например, человеческих тел). Технический результат - снижение тормозного излучения и увеличение срока эксплуатации источника рентгеновского излучения . 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к источнику рентгеновского излучения, в котором, в частности, может генерироваться монохроматическое рентгеновское излучение. Кроме того, изобретение относится к способу генерации рентгеновского излучения, а также к применению источника рентгеновского излучения для просвечивания тел. В соответствии с изобретением предусмотрено, что в корпусе (19) в качестве мишени (11) предусмотрена металлическая пленка, которая бомбардируется пучком (13) электронов. За счет этого она возбуждается для испускания монохроматического рентгеновского излучения (18), причем мишень (11) при этом настолько изменяется, что применение согласно назначению для генерации монохроматического рентгеновского излучения более невозможно. Поэтому предпочтительным образом предусмотрено, что устройство (26) генерации для пучка электронов может поворачиваться, а также мишень может наматываться посредством катушек (28, 29), которые размещены в вакуумных шлюзах корпуса. Технический результат - упрощение эксплуатации источника рентгеновского излучения. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Анод для генерации рентгеновского излучения имеет держатель и удерживаемый держателем слой мишени. При этом слой мишени включает в себя средний участок и краевой участок. Анод предусмотрен для того, чтобы подвергаться воздействию пучка электронов, направленного на средний участок слоя мишени. При этом краевой участок относительно направления пучка электронов расположен в стороне рядом со средним участком. Кроме того, краевой участок в направлении пучка электронов имеет большую толщину, чем средний участок. Устройство (300) имеет коллектор (340), который предусмотрен для того, чтобы улавливать электроны пучка (320) электронов, которые проникли сквозь анод (400), причем посредством упомянутого коллектора (340) между катодом и коллектором (340) устройства замыкается электрическая цепь, так что собранные коллектором (340) электроны возвращаются обратно по электрической цепи. Технический результат - повышение энергетической эффективности устройства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к анодам рентгеновских трубок, и может быть использовано в медицине для диагностики и терапии, в технических устройствах для неразрушающего контроля изделий и научных исследований

Наверх