Устройство соединения высоковольтного блока импульсного ускорителя с ускорительной трубкой

Использование: для облучения объектов проникающим излучением. Сущность изобретения: заключается в том, что устройство соединения высоковольтного блока импульсного ускорителя с ускорительной трубкой, в корпусе которой расположен полый конический изолятор, катододержатель и трубчатый токопроводящий элемент с цангами на его концах, включает также посадочное гнездо, выполненное на корпусе высоковольтного блока, и, кроме того, дополнительно содержит стыковочный узел, расположенный в корпусе, который герметично соединен с посадочным гнездом высоковольтного блока и корпусом ускорительной трубки, причем стыковочный узел содержит полый конический изолятор, большим основанием установленный на большем основании полого изолятора ускорительной трубки с образованием общей полости, заполненной жидким изолятором, а электрическое соединение выполнено с помощью трубчатого токопроводящего элемента через цанговые соединения на одном его конце с катододержателем ускорительной трубки, а на другом конце с жестко закрепленным на меньшем основании изолятора стыковочного узла дополнительным промежуточным стыковочным электродом, который, в свою очередь, соединен с дополнительным гибким токопроводящим элементом высоковольтного блока. Технический результат: сокращение времени при замене ускорительной трубки, а также снижение требований по точности размещения посадочного гнезда при изготовлении корпуса высоковольтного блока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области ускорительной техники, в частности к мобильным импульсным ускорителям электронов и рентгеновским аппаратам. Устройства, в которых может быть использовано заявляемое изобретение, применяются для облучения объектов в медицине, в частности для стерилизации медицинского инструмента и имплантируемых изделий, для облучения донорской крови и костного мозга, для рентгеновской диагностики, а также в промышленности, в частности для испытания элементов радиоэлектронной аппаратуры на радиационную стойкость.

Известно устройство Н.А.Потрахов и В.М.Мухин “Моноблок источника рентгеновского излучения” патент RU №2278440 с приоритетом от 20.04.2005 г., опубликован в БИ №-17 от 20.06.2006 г. Устройство выполнено в виде моноблока, состоящего из корпуса рентгеновской трубки и генераторного устройства. Генераторное устройство размещено внутри высоковольтного изолятора, внутренний объем которого заполнен маслом. Высоковольтный вывод генераторного устройства вакуум-плотно соединен с катодным узлом рентгеновской трубки, а анодный узел, выполненный в виде анодной трубы, которая является частью корпуса всего моноблока. Так как одни узлы рентгеновской трубки размещены внутри герметичного моноблока, а другие представляют собой часть вакуум-плотного корпуса устройства, то замена рентгеновской трубки или отдельных ее элементов может являться трудоемкой и длительной процедурой. Кроме того, устройство должно дополнительно содержать систему вакуумной откачки и контроля.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является техническое решение, описанное в патенте С.Л.Эльяш и Н.И.Калиновской “Способ облучения объектов и устройство для его реализации”, RU №-2234943 с приоритетом от 10.01.2003 г., опубликован в БИ №-24 от 27.08.2004 г. В устройство для облучения объектов по прототипу на основе ускорителя прямого действия входит высоковольтный блок с ускорительной трубкой. Устройство соединения высоковольтного блока с трубкой импульсного ускорителя включает в себя: корпус трубки, в котором расположен полый конический изолятор, катододержатель и трубчатый токопроводящий элемент с цангами на его концах. На корпусе высоковольтного блока выполнено посадочное гнездо. Для установки отпаянной рентгеновской или электронной трубки в устройство по прототипу каждая трубка выполнялась с унифицированным стыковочным узлом, с помощью которого трубка стыковалась непосредственно с посадочным гнездом высоковольтного блока. Недостатком такого устройства соединения является сложность и длительность процедуры замены трубки, требующая не только разгерметизации высоковольтного блока, но и слива части масла из него. Кроме того, перед разгерметизацией объема необходимо выполнить дополнительные операции, чтобы зафиксировать от перемещения масляный компенсатор высоковольтного блока. После замены трубки по прототипу для гарантированного обезгаживания внутреннего объема высоковольтного блока необходимо проводить его вакуумирование, т.е. использовать дополнительное оборудование. Вся операция по замене ускорительной трубки может занимать не менее двух часов. К недостаткам устройства соединения по прототипу также следует отнести повышенные требования по точности размещения посадочного гнезда для унифицированного стыковочного узла ускорительной трубки. Жесткое соединение ускорительной трубки с неподвижным высоковольтным выводом высоковольтного блока требует определенной точности при изготовлении посадочного гнезда на корпусе, в противном случае при установке трубки может произойти разрушение ее стеклянного изолятора из-за механических напряжений.

При создании данного изобретения решалась задача разработки устройства соединения сменных ускорительных трубок с высоковольтным блоком, которое позволило бы упростить процедуру их замены.

Техническим результатом при использовании данного изобретения является сокращение времени процедуры замены трубки, а также снижение требований по точности размещения посадочного гнезда при изготовлении корпуса высоковольтного блока.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным устройством соединения высоковольтного блока импульсного ускорителя с ускорительной трубкой, в корпусе которой расположен полый конический изолятор, катододержатель и трубчатый токопроводящий элемент с цангами на его концах, а на корпусе высоковольтного блока выполнено посадочное гнездо, заявляемое устройство дополнительно содержит стыковочный узел. Он расположен в корпусе, который герметично соединен с посадочным гнездом высоковольтного блока и корпусом ускорительной трубки. Стыковочный узел содержит полый конический изолятор, большим основанием установленный на большем основании полого изолятора ускорительной трубки с образованием общей полости, заполненной жидким изолятором. Электрическое соединение выполнено с помощью трубчатого токопроводящего элемента через цанговые соединения на одном его конце с катододержателем ускорительной трубки, а на другом конце с жестко закрепленным на меньшем основании изолятора стыковочного узла дополнительным промежуточным стыковочным электродом, который, в свою очередь, соединен с дополнительным гибким токопроводящим элементом высоковольтного блока. Гибкий токопроводящий элемент высоковольтного блока выполнен в виде сильфона.

Вместо унифицированного стыковочного узла между высоковольтным блоком и ускорительной трубкой располагается устройство соединения, корпус которого герметично соединен с посадочным гнездом высоковольтного блока и корпусом ускорительной трубки. Посадочные размеры заявляемого устройства позволяют, с одной стороны, установить его вместо унифицированного стыковочного узла в посадочное гнездо высоковольтного блока без какой-либо доработки последнего, а с другой стороны, присоединять к нему любые ускорительные трубки, унифицированные по посадочному размеру корпуса. Благодаря тому что между герметичным объемом высоковольтного блока и ускорительной трубкой образуется небольшая полость, заполненная жидким изолятором, при замене трубки достаточно опорожнить только ее. Таким образом, заявляемое устройство позволяет не нарушать герметичность всего высоковольтного блока, а значит, отпадает необходимость в использовании дополнительного технологического оборудования для удаления газа из объема, заполненного маслом, что упрощает операцию замены трубки и значительно сокращает время на ее проведение. Использование гибкого токопроводящего элемента в цепочке электрического соединения заявляемого устройства значительно снижает требования по точности взаимного расположения высоковольтного вывода высоковольтного блока и гнезда на корпусе. Благодаря соосному расположению промежуточного стыковочного электрода и катододержателя трубки в устройстве соединения отсутствуют механические напряжения в изоляторе трубки, что исключает возможность его разрушения.

На чертеже изображено заявляемое устройство соединения высоковольтного блока импульсного ускорителя с ускорительной трубкой, где обозначено:

1 - корпус стыковочного узла;

2 - высоковольтный блок;

3 - ускорительная трубка;

4 - трубчатый токопроводящий элемент;

5 - гибкий токопроводящий элемент;

6 - полый конический изолятор стыковочного узла;

7 - стыковочный электрод;

8 - электрический вывод высоковольтного блока;

9 - посадочное гнездо;

10 - полый конический изолятор трубки;

11 - резиновые прокладки;

12 - штенгель;

13 - винты-заглушки;

14 - втулка уплотнения;

15 - цанга;

16 - катододержатель;

17 - корпус ускорительной трубки.

Устройство соединения высоковольтного блока 2 импульсного ускорителя с ускорительной трубкой 3, в корпусе 17 которой расположен полый конический изолятор 10, катододержатель 16 и трубчатый токопроводящий элемент 4 с цангами 15 на его концах, а на корпусе высоковольтного блока 2 выполнено посадочное гнездо 9. Стыковочный узел расположен в корпусе 1, который герметично соединен с посадочным гнездом 9 высоковольтного блока 2 и корпусом 17 ускорительной трубки 3. Стыковочный узел содержит полый конический изолятор 6, большим основанием установленный на большем основании полого изолятора 10 ускорительной трубки 3 с образованием общей полости, заполненной жидким изолятором. Электрическое соединение выполнено с помощью трубчатого токопроводящего элемента 4 через цанговые соединения 15 на одном его конце с катододержателем 16 ускорительной трубки, а на другом конце с жестко закрепленным на меньшем основании изолятора 6 стыковочного узла дополнительным промежуточным стыковочным электродом 7, который, в свою очередь, соединен с дополнительным гибким токопроводящим элементом 5 высоковольтного блока. Гибкий токопроводящий элемент 5 высоковольтного блока выполнен в виде сильфона.

В качестве примера использования заявляемого устройства можно указать на импульсные ускорители прямого действия типа АРСА на напряжение 1 MB и выше с отпаянной электронной или рентгеновской трубкой. Через устройство соединения высоковольтного блока и ускорительной трубки типа ТКН-1000 в данных ускорителях коммутируются импульсы тока амплитудой до 10 кА и длительностью около 10 наносекунд на полувысоте амплитуды. В примере реализации заявляемого устройства соединения высоковольтного блока и ускорительной трубки включает в себя цилиндрический металлический корпус 1 диаметром 80 мм с фланцами для герметичного соединения с корпусом высоковольтного блока 2 и ускорительной трубкой 3. Внутренний диаметр корпуса 1 определяется диаметром большего основания полого конического изолятора 6 стыковочного узла. В качестве полого конического изолятора устройства соединения используется такой же керамический изолятор, как у ускорительной трубки типа ТКН-1000. Благодаря тому что в рабочем состоянии по обе стороны от керамического изолятора 6 находятся жидкие диэлектрики, запас электрической прочности изолятора таков, что устройство соединения можно использовать в высоковольтных блоках с напряжением до 1,5 MB и длительностью импульса несколько десятков наносекунд. Герметичное и прочное соединение керамического изолятора с деталями из нержавеющей стали - корпусом устройства соединения и промежуточным стыковочным электродом - выполнено с помощью клеевого компаунда марки КНК 03Б. Трубчатый токопроводящий элемент 4 служит не только для электрического соединения катододержателя 16 и стыковочного электрода 7, но и является защитой для тонкого штенгеля 12 ускорительной трубки. Штенгель 12 служит для откачки трубки при ее изготовлении. Внутренний диаметр элемента 4 определяется диаметром штенгеля, а его наружный диаметр выбирается из условия обеспечения электрической прочности. Основой гибкого токопроводящего элемента может являться однослойный сильфон из бериллиевой бронзы марки БрБ2 размером 11×10×0,12 или с близкими по значениям размерами. Изолирующей жидкостью, которой заполняется внутренняя полость узла соединения, может быть, например, трансформаторное или конденсаторное масло. Объем полости не более 250 мл.

Сборка начинается с установки корпуса 1 устройства соединения с корпусом ускорительной трубки 3 и посадочным гнездом 9 высоковольтного блока 2. Предварительно на стадии сборки высоковольтного блока соединяется гибкий токопроводящий элемент 5 с высоковольтным выводом 8 высоковольтного блока. В посадочное гнездо 9 герметично устанавливается корпус 1 устройства соединения, а стыковочный электрод 7 соединяется с другим концом гибкого токопроводящего элемента 5. Далее производят все необходимые технологические операции, связанные с герметизацией и наполнением маслом высоковольтного блока. Установка узла соединения завершена. Герметичный высоковольтный блок с установленным устройством соединения может перемещаться, транспортироваться без опасения поломки хрупкой ускорительной трубки.

Для продолжения сборки устройства соединения необходимо трубчатый токопроводящий элемент 4 надеть на катододержатель 16 ускорительной трубки 3 и вставить ее в корпус 1 узла соединения так, чтобы цанга 15 на свободном конце трубчатого проводящего элемента 4 охватила вывод стыковочного электрода 7. Затем ускорительная трубка 3 фиксируется и уплотняется с помощью резиновой прокладки 11 и уплотнительной втулки 14. После заполнения общей полости устройства соединения изолирующей жидкостью и герметизации винтами-заглушками 13 высоковольтный блок 2 готов к работе.

Для замены ускорительной трубки 3 в устройстве соединения необходимо слить изолирующую жидкость из общей полости, открутив винты-заглушки 13, освободить уплотняющую втулку 14 и вынуть трубку вместе с трубчатым проводящим элементом 4. Порядок установки новой трубки описан в предыдущем абзаце. Вся операция по замене трубки занимает не более 15 минут.

Возможна установка устройства соединения в высоковольтные блоки, уже находящиеся в эксплуатации. В этом случае необходимо предварительно их разгерметизировать и слить масло, чтобы обеспечить доступ к высоковольтному выводу 8 высоковольтного блока. После завершения операции установки устройства соединения, описанной выше, производят операции герметизации корпуса высоковольтного блока 2 и обезгаживания его масляного объема.

Таким образом, заявленное устройство позволяет сократить время на замену ускорительной трубки и исключить дополнительное технологическое оборудование.

1. Устройство соединения высоковольтного блока импульсного ускорителя с ускорительной трубкой, в корпусе которой расположен полый конический изолятор, катододержатель и трубчатый токопроводящий элемент с цангами на его концах, а на корпусе высоковольтного блока выполнено посадочное гнездо, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит стыковочный узел, расположенный в корпусе, который герметично соединен с посадочным гнездом высоковольтного блока и корпусом ускорительной трубки, причем стыковочный узел содержит полый конический изолятор, большим основанием установленный на большем основании полого изолятора ускорительной трубки с образованием общей полости, заполненной жидким изолятором, а электрическое соединение выполнено с помощью трубчатого токопроводящего элемента через цанговые соединения на одном его конце с катододержателем ускорительной трубки, а на другом конце с жестко закрепленным на меньшем основании изолятора стыковочного узла дополнительным промежуточным стыковочным электродом, который в свою очередь соединен с дополнительным гибким токопроводящим элементом высоковольтного блока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гибкий токопроводящий элемент высоковольтного блока выполнен в виде сильфона.



 

Похожие патенты:

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

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

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для лучевой терапии поверхностно расположенных злокачественных новообразований кожи и слизистых оболочек.

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к неразрушающему контролю с помощью рентгеновского излучения и может быть использовано для контроля материалов и изделий в машиностроении, авиакосмической и оборонной отраслях промышленности.

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля материалов и изделий радиационным методом в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к источникам импульсного рентгеновского излучения, предназначенным для использования в медицине, для решения задач рентгенодиагностики, рентгенотерапии, в различных технологических процессах, в частности для дефектоскопии, а также в научных исследованиях.

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к радиографическим сканирующим устройствам, и может быть использовано в сканирующей флюорографии, сканирующей маммографии и сканирующей таможенной интроскопии

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля материалов и изделий в различных отраслях машиностроения

Изобретение относится к неразрушающему контролю с использованием рентгеновского излучения и может быть применено для контроля материалов и изделий радиационным методом в авиакосмической промышленности и других отраслях машиностроения

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к рентгеновским сканерам для обследований пациентов

Изобретение относится к электронным кассетам для получения рентгеновского изображения

Ускорительная трубка относится к рентгеновской технике и может быть использована в импульсном рентгеновском ускорителе для получения коротких рентгеновских высокоинтенсивных вспышек для регистрации быстропротекающих процессов в оптически плотных средах. Ускорительная трубка включает изолятор ускорительной трубки 1, контейнер изолятора 2 и герметичный изолирующий корпус 3 диодного узла ускорительной трубки с окном для вывода излучения, внутри которого находится вакуум, разделяющий катод и анод, выполненный в виде стальной трубы 4. Катод 5 выполнен в виде концентрического кольца со сквозными пазами 8 между радиально-ориентированными электродными выступами 7, количество которых не менее трех, (катод с принудительным токораспределением). Анод представляет собой анодный стержень 4, выполненный в виде державки конического вида из железа, со сферической головкой 6, выполненной в виде сферы из вольфрама. Технический результат- повышение равномерности пространственного распределения излучения и стабильности срабатывания ускорительной трубки. 2 з.п.ф-лы., 4 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Рентгеновская трубка (1) содержит катод (3), анод (5) и дополнительный электрод (7). При этом дополнительный электрод (7) выполнен так, что вследствие соударения со свободными электронами (27), исходящими от анода (5), дополнительный электрод (7) отрицательно заряжается до электрического потенциала, уровень которого находится между уровнем потенциала катода и уровнем потенциала анода. Дополнительный электрод (7) может быть пассивным, т.е. по существу электрически изолированным и не соединенным с активным внешним источником напряжения. Дополнительный электрод (7) может выполнять функцию ионного насоса, удаляя ионы из первичного электронного пучка (21), а кроме того, устраняя атомы остаточного газа в пределах корпуса (11) рентгеновской трубки (1). Для дополнительного повышения способности дополнительного электрода (7) по откачке ионов в окрестности дополнительного электрода (7) может быть установлен генератор (61) магнитного поля. Технический результат - улучшение характеристики фокусировки. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Вращающийся анод для рентгеновской трубки содержит первый модуль, выполненный с возможностью соударения посредством первого электронного луча, по меньшей мере, второй модуль, выполненный с возможностью соударения, по меньшей мере, посредством второго электронного луча. Первый модуль и второй модуль электрически изолированы друг от друга. Раскрыта также рентгенографическая система, которая содержит анод согласно подробному описанию, главный катод для формирования электронного луча. Главный катод выполнен с возможностью формировать первый электрический потенциал, вспомогательный катод для влияния на второй электрический потенциал, при этом главный катод выполнен с возможностью отклонять электронный луч, чтобы нагревать вспомогательный катод. Кроме того, раскрыто устройство для определения электрического потенциала посредством обнаружения точки соударения электронного луча на аноде согласно подробному описанию и/или посредством обнаружения рентгеновского спектра излучения, исходящего из анода согласно подробному описанию, причем электронный луч формируется посредством катода, при этом электронный луч ударяет первый модуль анода в точке соударения, при этом электронный луч может отклоняться, причем отклоненный электронный луч ударяет второй модуль анода в точке соударения, при этом первый модуль и/или второй модуль испускают излучение. Технический результат - повышение качества рентгеновского снимка. 8 н. и 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Гентри для системы формирования изображения содержит вращающуюся раму (106), которая вращается около области исследования вокруг оси z; вторую раму (102, 104); опору (108), соединяющую с возможностью вращения вращающуюся раму (106) со второй рамой (102, 104), при этом одна из вращающейся рамы (106) или второй рамы (102, 104) подвижно соединена с опорой (108), а другая из вращающейся рамы (106) или второй рамы (102, 104) жестко соединена с опорой (108), и тормозящий компонент (112), который выборочно применяет тормоз к вращающейся раме (106).Тормозящий компонент (112) является частью бесконтактного подшипника с текучей средой, содержащего первую часть (1202), прикрепленную к вращающейся раме (106), и вторую часть (1206), прикрепленную ко второй раме (102), при этом вторая часть (1206) сцепляется с первой частью (1202) для торможения вращающейся рамы (106), при этом тормозящий компонент (112) управляется электрически управляемым клапаном (1218). 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх