Управляемая рентгеновская трубка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз . Советских

Социалнстическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-вуг (22) Заявлено 070180 (21) 2866535/18" 25 с присоединением заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 070382 Бюллетень т4о 9 (П}М.Кл.

H J 35/22

Государственный комитет

ССС P по делам изобретений и открытий Я 3} УДК 621 ° 386 °

«2 (088.8) Дата опубликования описания 020382 (54) УПРАВЛЯЕМАЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА

Изобретение относится к устройствам для получения рентгеновского излучения, в частности к управляемым рентгеновским трубкам, и может быть использовано в различных областях техники, например, для дефекто" скопин, спектроскопии.

Известна рентгеновская трубка, служащая для получения рентгеновского излучения в широком диапазоне интенсивностей. Такая рентгеновская трубка содержит герметическую вакуумированную оболочку, размещенные внутри оболочки катод, испускающий пучок электронов, анод, расположенный против катода и имеющий покрытие иэ материала с большим атомным номером, бомбардируемый электронами И испускающий рентгеновское излучение (1).

Недостатком известной трубки является необходимость Управления интенсивностью рентгеновского излучения путем изменения тока катода. Отсутствие какой-либо защиты катода от воздействия поля анода во время электрического разряда снижает долговечность и надежность известной трубки.

Кроме того, известная трубка имеет .сравнительно низкую электрическую прочность, так как анод в ней. выпол нен в виде стержня со срезанным под заданным углом торцом и в трубке не предусмотрена защита оболочки от вторичных электронов, выбиваемых при работе трубки с анода.

Также известна рентгеновская трубка, содержащая герметичную вакуумированную оболочку, размещенные внут" ри оболочки катод, испускающий пучок электронов, анстд расположенный против катода, имеющий покрытие из материала с большим атомным номером, бомбардируемый электронами и искупающий рентгеновское излучение, управляющий электрод, помещенный меж ду катодом и анодом на пути пучка электронов f2l.

Недостатком такой трубки является низкая эффективность управления током катода, что приводит к значительным его потерям, составляюдим 30-50В.

Кроме того, управляющая сетка, размещенная вблизи горячего катода, разогревается до высокой температуры, что, при наличии на сетке продуктов испарения катода, приводит к появлению дополнительной эмиссии электронов с нагретой, сетки и повышению уровня фонового рентгеновского излучения в запертой трубке. Управляющая сетка в

921649 случае исполнения ее в виде тонкого плоского электрода недостаточно защищает катод трубки, например оксидной сетке отрицательного напряжения достаточной величины ток в трубке не протекает. Дополнительная сетка, электрически соединенная с анодом, создает в пространстве между анодом и

40 управляющей сеткой плоскопараллельное электрическое поле. При подаче на управляющую сетку импульса положи.— тельного напряжения в трубке начинает протекать электрический ток, 45 поток электронов с катода устремляется с большой скоростью через управляющую и дополнительную сетки, Ьомбардирует анод и создает рентгеновское излучение при торможении электронов в материале анода.

Недостатком рассмотренной импульсной трубки является слабая защита катода, например оксидного, от воздействия электрического поля анода, а также разрядов, увеличивающих скорость испарения материала катода и снижающих надежность и долговечность рентгеновской трубки.

Кроме того, продукты. испарения с катода, попадающие на управляющую сетку разогретую близко расположенным термокатодом, становятся инициатором электрических пробоев и термо55

65 в момент разряда, что приводит к разрушению катода, снижению его эмиссионной способности и, следовательно к уменьшению надежности и долговечности трубки.

Наиболее близкой к предлагаемой является управляющая рентгеновская трубка, содержащая размещенные в ва- 10 куумированной оболочке катод, анод и расположенный между ними управляющий электрод 3, в которой облегчено управление потоком электронов,. повышена электрическая прочность труб- 15 ки и обеспечено формирование фокуса необходимой формы и размеров, содержащая на аноде электрически связанный с ним экран, в котором закреплена дополнительная сетка, расположенная между анодом и управляющей сеткой на пути потока электронов и обеспечивающая создание плоскопараллельного поля между анодом и управляющей сеткой, причем дополнительная сетка имеет проницаемость больше проницаемости управляющей сетки (3) .

Импульсная рентгеновская трубка работает следующим образом.

При подаче напряжения накала на катод последний разогревается до рабочей температуры и испускает поток электронов. На управляющую сетку подается отрицательное напряжение, катод заземляется, а на анод подается положительное напряжение. В.таком 35 состоянии при наличии на управляющей эмиссии с сетки при наличии постоянного высокого напряжения на аноде, что снижает электрическую прочность трубки и увеличивает уровень фонового рентгеновского излучения трубки в в запертом состоянии.

Дополнительная сетка, закрепленная на аноде, создавая плоскопараллельное поле между катодом и анодом, производит фокусировку потока электронов на анод, но не обеспечивает повышение токоотбора с катода, что ухудшает токораспределение в трубке и снижает интенсивность рентгеновского излучения.

Цель изобретения — повышение дол- говечности и надежности, выхода рентгеновского излучения и увеличение электрической прочности трубки. Облегчение управления потоком электронов без каких-либо изменений электрических характеристик и режимов работы аппаратуры.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемой рентгеновской трубке, содержащей размещенные в вакуумированной оболочке катод, анод и расположенный между ними управляющий электрод, управляющий электрод выполнен из сопряженных изолированных друг от друга диафрагмированных элементов, расположенных параллельно поверхности катода по меньшей мере в два слоя, расстояние между которыми соизмеримо с размером отверстий диафрагмированных элементов.

Предлагаемая конструкция рентгеновской трубки, благодаря тому, что диафрагмированные элементы одного слоя управляющего электрода, расположенные непосредственно у катода, экранируют сопряженные с ними элементы последующего слоя от продуктов испарения материала катода и теплового излучения последнего, имеет высокую электрическую прочность и исключает наличие термостимулированной эмиссии с управляющего электрода, создающей фоновое излучение прибора в запертом состоянии. Катод такой трубки лучше защищен от разрушающего воздействия высоковольтного электрического поля анода и электрических разрядов, происходящих в трубке, что повышает долговечность и надежность катода и, соответственно, трубки.

Кроме того, изолирование диафрагмированных элементов слоев управляющего электрода позволяет улучшить токо- распределение в трубке и повысить интенсивность рентгеновского излучения за счет процесса управления пространственным зарядом в прикатодной области и между слоями.диафрагмированных элементов управляющего электрода.

На фиг. 1 изображен один из варйантов предлагаемой трубки; на фиг.

2 — управляющий электрод.

911649

Управляемая рентгеновская трубка Предлагаемая рентгеновская трубка содержит герметичную вакуумированную Работает следующим образом. оболочку 1 с приваренными к ней флан- На катод 5 подается напряжение цем 2 управляющего электрода с вы- накала, катод 5 разогревается до ра.водами 3 и фланцем 4 анодным. Внут- бочей температуры и испускает поток ри оболочки размещен катод 5, ус электРанов. На Управляющий электрод тановленный на катодной стойке б. 9 подается отрицательное напряжение. анод 7 расположен внутри оболочки 1 Катод. 5 заземляется, а на анод 7 по напротив катода 5. На торец анода 7, д-.ется положительное напряжение. В наполненного из бериллия,нанесено по- таком состоянии при наличии на управкрытие 8 иэ материала с большим ато- лЯющем электРоде 9 отРицательного мным номером, например вольфрам, HarlpsjaeHBB достаточной величины ток рений. в трубке не протекает.

Управляющий электрод 9, выполнен"

Конструкция анода 7 в предлагаемО ный из сопряженных диафрагмированных о трубке и материал покрытия могут элементов 10, расположенных в два бы ть изменены в зависимости от кон- - слоя ll и 12, расположен в непосред)5 кретных требований. ственной близости у катода 5, причем

Внутри оболочки 1 меяцЦУ катодом поскольку диа4.рагмированные элемен5 и анодом 7 размещен управляющий ты 10 слоя 12, расположенные непосэлектрод 9,выполненный из сопряженных редственно у катода 5, экранируют диафрагмированных элементов 10, рас- 20 сопряженные диафрагмированные элеменположенных в два слоя 11 и 12. Рас- ты 10 последующего слоя 11 от простояние между слоями 11 и 12 должно дуктов испарения с катода 5 и тепбыть не более размера отверстия диа- лового излучения, то при отсутствии фрагмы. Управляющий электрод 9 укреп- тока катода 5 на анод 7 снижается уролен на держателе 13. Держатель 13 g5 вень фонового рентгеновского излуустановлен на фланце 2,. электричес- чения. ки с ним соединен и служит для пода- При подаче на управляющий электчи на управляющий электрод 9 элект- Род 9 положителЬного напряжения в рического потенциала, обеспечиваю- трубке начинает протекать ток. Пощего управление потоком электронов, Зр ток электронов, испускаемый катодом испускаемых катодом 5. 5, а также электроны пространственНа аноде 7 установлен металличес- ного заряда, находящиеся в прикатодкий экран 14, выполненный в виде ной и межслойной областях, с большой стакана с отверстием в дне. экран 14 скоРостью устРемляются к аноду 7. и анод 7 электрически соединены и З При торможении электРонов в покРытии служат для подачи на трубку ускоряо- 8 возникает рентгеновское излучение. щего напряжения. Поскольку управляющий электрод 9 выполнен из диафрагмированных элеменНа фиг. 2 изображен управляющий тов 10, расположенных в 2 слоя 11 и электрод 9 в йродольном разрезе, где 12, то в пространстве между этими сопряженные диафрагмированные элемен- 40 слоями происходит фокусировка потока ты слоев 11 и 12 повторяют форму ка- электронов на анод 7, причем этот тода. поток не достигает поверхности изоСопряженныедиафрагмированные эле- лирующей оболочки 1, что повышает мейты 10 слоев 11 и 12 электрически электрическую прочность, надежность разделены изолирующей прокладкой 15, 4 и долговечность трубки. что позволяет осуществлять различные варианты электрической коммутации Кроме того, управляющий электрод слоев -11 и 12, например, на слой 12 9, имеющий сложную слоистую констподается полное управляющее напряжение Рукцию, надежно защищает катод 5, и смещение, на слой 11 — управляющий р. например оксидный, от воздействия сигнал подается через сопротивление ° электрического поля анода 7, а такили емкость ° Такие варианты электри- же в момент электрического разряда, ческой коммутации слоев 11 и 12 управ пРоисходящего в трубке. ляющего электрода 9 позволяют в широ- Предлагаемое изобретение позволяет ких пределах осуществлять. Управление создать надежные долговечные тРУбки . областью пространственного заряда, а с повышенной интенсивностью излучения. следовательно, токопрохождением через управляющий электрод 9.

Возможно исполнение управляющего,Формула изобретения электрода в виде трех сопряженных слоев, выполненных аналогично фиг.. 2 60 Управляемая рентгеновская трубка, и электрически изолированных друг содержащая размещенные н вакуумироваиот друга, прйчем средний слой сое- ной оболочке катод, анод и располодинен с катодом трубки, а два крайних- женный между ними управляющий электэлектрически соединены между собой и,Род, о т л и ч а ю ш а я с я тем, на них подается управляющий потенциал.65 что, с целью повышения долговечнос911649

Фсч. Г

Редактор М.Янович

Заказ 1141/47 Тираж 758 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти и надежности, выхода рентгенов= ского излучения и увеличения электрической прочности трубки, управляющий электрод выполнен из сопряженных изолированных друг от друга диафрагмированных элементов, расположенных параллельно поверхности катода по меньшей мере в два слоя, расстояние между которыми соизмеримо с .размером отверстий диафрагмированных элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хараджа .Ф.Н. Общий курс рентгенотехники. М.-Л. Гоеэнергоиздат, 1956 с.189.

5 2. Быстров Ю.А., Иванов С.A.

Ускорители и рентгеновские приборы.

N,, "Высшая школа", 1976, с.164.

Авторское свидетельство СССР

9 473238, кл. Н .01 J 35/22, 1972

l0 (прототип).

Составитель Т.Владимирова

Техред A. Ач Корректор M.Äåì÷èê