RU2521436C1 - Pulsed x-ray tube - Google Patents
Pulsed x-ray tube Download PDFInfo
- Publication number
- RU2521436C1 RU2521436C1 RU2013100416/07A RU2013100416A RU2521436C1 RU 2521436 C1 RU2521436 C1 RU 2521436C1 RU 2013100416/07 A RU2013100416/07 A RU 2013100416/07A RU 2013100416 A RU2013100416 A RU 2013100416A RU 2521436 C1 RU2521436 C1 RU 2521436C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- housing
- base
- ray
- cup
- Prior art date
Links
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рентгеновской техники и может быть использовано при разработке импульсных рентгеновских трубок для малогабаритных рентгеновских аппаратов, в частности, для медицинской диагностики и лечения заболеваний, а также в других областях техники.The invention relates to the field of x-ray technology and can be used in the development of pulsed x-ray tubes for small x-ray machines, in particular, for medical diagnosis and treatment of diseases, as well as in other areas of technology.
Известна импульсная рентгеновская трубка, содержащая металлический корпус с прострельной мишенью и окном для вывода рентгеновского излучения, катод, внутренний изолирующий элемент, при этом мишень отделена от окна и крепится во внутренней полости трубки с помощью двух цилиндрических колец, имеющих зуб и паз так, что величина зазора между мишенью и катодом находилась в пределах соотношения от 1:20 до 1:5 к наружному диаметру катода. [Патент РФ №2160480, H01J 35/00, H01J 35/02, H05G 1/02.2000 г.].Known pulsed x-ray tube containing a metal housing with a shooting target and a window for outputting x-ray radiation, a cathode, an internal insulating element, the target is separated from the window and mounted in the inner cavity of the tube using two cylindrical rings having a tooth and a groove so that the value the gap between the target and the cathode was within the ratio of 1:20 to 1: 5 to the outer diameter of the cathode. [RF patent No. 2160480, H01J 35/00, H01J 35/02, H05G 1 / 02.2000].
Такая конструкция имеет малые габариты и при подаче импульса ускоряющего напряжения порядка 100 кВ длительностью 1,5·10-10 с электронный ток в промежутке катод-мишень составляет более 10 кА, при этом доза рентгеновского излучения у наружной поверхности выходного окна достигает 0,01 Гр за импульс. Использование тантала в качестве материала электродов дает некоторые преимущества по сравнению с другими материалами, например, вольфрамом. Тантал обладает меньшей работой выхода электродов, что позволяет повысить интенсивность излучения примерно на 10-20%.Such a design has small dimensions and when an accelerating voltage pulse of the order of 100 kV is applied for a duration of 1.5 · 10 -10 s, the electron current in the cathode-target gap is more than 10 kA, while the X-ray dose at the outer surface of the exit window reaches 0.01 Gy per impulse. The use of tantalum as the material of the electrodes gives some advantages over other materials, for example, tungsten. Tantalum has a lower work function of the electrodes, which can increase the radiation intensity by about 10-20%.
К недостаткам данной импульсной рентгеновской трубки следует отнести низкий ресурс стабильной работы при напряжении на аноде менее 100 кВ. Известно, что в процессе взрывной электронной эмиссии происходит разрушение микроострий поверхности катода с образованием новых микроострий от импульса к импульсу, при этом характер микроострий зависит от вводимой энергии в катод. При напряжении на аноде менее 100кВ в процессе наработки происходит сглаживание микроострий. что приводит к уменьшению коэффициента усиления внешнего поля на поверхности катода (эффект полировки). В этом случае импульсную рентгеновскую трубку невозможно использовать при низких рабочих напряжениях (<100 кВ) для получения излучения мягкого диапазона.The disadvantages of this pulsed x-ray tube include a low resource of stable operation at anode voltage of less than 100 kV. It is known that in the process of explosive electron emission, the micropoints of the cathode surface are destroyed with the formation of new micropoints from pulse to pulse, while the nature of the micropoints depends on the energy introduced into the cathode. When the voltage at the anode is less than 100 kV, the micro points are smoothed during the operating time. which leads to a decrease in the external field gain on the cathode surface (polishing effect). In this case, a pulsed x-ray tube cannot be used at low operating voltages (<100 kV) to obtain soft range radiation.
Известна также импульсная рентгеновская трубка, содержащая вакуумированный корпус, анод и закрепленный на изоляторе высоковольтный ввод с взрывоэмиссионным катодом, выполненным из материала с наноструктурой поверхности, например на основе графита или полиакрилонитрильных углеродных волокон [Патент РФ №2308781, H01J 35/00, 2007 г.].Also known is a pulsed x-ray tube containing a vacuum housing, an anode, and a high-voltage input with an explosion-emission cathode mounted on an insulator made of a material with a nanostructure of the surface, for example, based on graphite or polyacrylonitrile carbon fibers [RF Patent No. 2308781, H01J 35/00, 2007 ].
Основным преимуществом данной рентгеновской трубки по сравнению с трубками, имеющими катоды из металла, является увеличение ресурса стабильной работы и расширения функциональных возможностей рентгеновского аппарата за счет получения излучения мягкого диапазона, обеспечивающего высокий контраст изображений при работе с объектами разной оптической плотности.The main advantage of this X-ray tube in comparison with tubes having metal cathodes is the increase in the resource of stable operation and the expansion of the functionality of the X-ray apparatus by obtaining radiation of a soft range, which provides high image contrast when working with objects of different optical density.
К недостаткам следует отнести ограниченный срок службы из-за небольшой рабочей поверхности катода, определяемой выбранной конструкцией и способом его изготовления. В этой конструкции катода ограничено количество эмитирующих центров, а также имеется высокий уровень потенциала автоэлектронной эмиссии, что уменьшает интенсивность рентгеновского излучения, а, следовательно, и КПД трубки.The disadvantages include a limited service life due to the small working surface of the cathode, determined by the chosen design and method of its manufacture. In this design of the cathode, the number of emitting centers is limited, and there is also a high level of field emission potential, which reduces the intensity of x-ray radiation, and, consequently, the tube efficiency.
Отечественной промышленностью выпускаются полиакрилонитрильные углеродные волокна в виде жгутов из сотен и даже тысяч единичных волокон диаметром от 2 мкм до 10 мкм. Отдельные тонкие нити этих волокон не имеют достаточной механической прочности и при изготовлении импульсных рентгеновских трубок, в частности в процессе откачки при обезгаживании, собираются в межэлектродном промежутке и создают электрические утечки до единиц Мом. Этот общий недостаток полиакрилонитрильных углеродных волокон устраняется технологическими операциями или конструктивным решением - углерод при очистке от легких фракций углеродных нитей не должен попадать на внутреннюю оболочку изолятора.Domestic industry produces polyacrylonitrile carbon fibers in the form of tows of hundreds or even thousands of single fibers with a diameter of 2 microns to 10 microns. Separate thin filaments of these fibers do not have sufficient mechanical strength, and in the manufacture of pulsed x-ray tubes, in particular during pumping during degassing, they are collected in the interelectrode gap and create electrical leaks up to units of Mohm. This common disadvantage of polyacrylonitrile carbon fibers is eliminated by technological operations or by constructive solution - carbon should not fall onto the inner shell of the insulator when cleaning light fractions of carbon fibers.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является импульсная рентгеновская трубка, содержащая металлический корпус в виде полого цилиндра, одно основание которого соединено с большим основанием изолятора, выполненного в виде полого усеченного конуса и расположенного вне корпуса, а другое основание корпуса соединено с окном для вывода рентгеновского излучения и катодом, через отверстие в центре которого в направлении окна перпендикулярно катоду проходит острийный анод, первый защитный экран, образованный полым цилиндром, соединенным одним основанием с корпусом, а другим - с большим основанием полого усеченного конуса, меньшее основание которого с отверстием в центре обращено в сторону меньшего основания изолятора, вывод острийного анода, проходящий через отверстие в первом защитном экране в полость изолятора и соединенный с его меньшим основанием, второй защитный экран в виде диска, соосный острийному аноду и расположенный с ним в объеме, ограниченном первым защитным экраном, а диаметры отверстия в катоде Д1, второго защитного экрана Д2, отверстия в первом защитном экране Д3, расстояние между верхней поверхностью второго защитного экрана и плоскостью расположения катода S1, расстояние между верхней поверхностью второго защитного экрана и внешней поверхностью меньшего основания полого усеченного конуса первого защитного экрана S2 связаны соотношением (Д2-Д1/S1≥(Д3-Д2)/S2 [Патент РФ №2446508, НО1J 35/00, 2012 г. - прототип].Closest to the proposed invention is a pulsed x-ray tube containing a metal housing in the form of a hollow cylinder, one base of which is connected to a large base of the insulator, made in the form of a hollow truncated cone and located outside the housing, and the other base of the housing is connected to the window for outputting x-ray radiation and a cathode, through a hole in the center of which in the direction of the window perpendicular to the cathode passes a point anode, a first protective screen formed by a hollow cylinder, connecting one base with a housing, and the other with a large base of a hollow truncated cone, the smaller base of which with the hole in the center faces the smaller base of the insulator, the tip of the anode passing through the hole in the first protective screen into the cavity of the insulator and connected to its smaller base a second shield in the form of a disc coaxially of the tip and the anode positioned in it with the volume bounded by the first protective shield and the holes in the cathode diameters D 1, the second shield ring D 2, the openings in the first protective SG screen D3, the distance between the upper surface of the second shield and the cathode arrangement plane S 1, the distance between the upper surface of the second shield and the outer surface of the smaller base of the first hollow frustoconical shield S 2 are related by (D 2 -D 1 / S 1 ≥ (D 3 -D 2 ) / S 2 [RF Patent No. 2446508, HO1J 35/00, 2012 - prototype].
Выполнение первого защитного экрана в виде полой фигуры в форме стакана, состоящей из цилиндра и усеченного конуса, позволяет выбирать геометрические размеры и местоположение элементов конструкции рентгеновской трубки согласно заданному соотношению, при выполнении которого нет прямого воздействия продуктов эрозии материала электродов, образованных в результате вакуумного разряда, на внутреннюю поверхность изолятора, что снижает осаждение продуктов эрозии на эту поверхность, обеспечивая, таким образом, большую долговечность рентгеновской трубки.The implementation of the first protective screen in the form of a hollow figure in the form of a glass, consisting of a cylinder and a truncated cone, allows you to choose the geometric dimensions and location of the structural elements of the x-ray tube according to a predetermined ratio, in which there is no direct effect of the erosion products of the material of the electrodes formed as a result of vacuum discharge, on the inner surface of the insulator, which reduces the deposition of erosion products on this surface, thus providing greater durability of the X-ray ovsky tube.
Недостатком данной конструкции является то, что ее использование позволяет получить мягкое рентгеновское излучение в ограниченном режиме.The disadvantage of this design is that its use allows you to get soft x-ray radiation in a limited mode.
Задачей данного изобретения является создание импульсной рентгеновской трубки с излучением мягкого диапазона, обеспечивающего высокий контраст изображения при работе с объектами разной оптической плотности с сохранением рентгенооптических параметров в процессе наработки за счет использования полиакрилонитрильных углеродных волокон, закрепленных с высокой механической прочностью, имеющих надежные электрический и тепловой контакт с корпусом.The objective of the invention is the creation of a pulsed x-ray tube with radiation of a soft range, providing high image contrast when working with objects of different optical density while maintaining x-ray optical parameters during operation due to the use of polyacrylonitrile carbon fibers fixed with high mechanical strength, having reliable electrical and thermal contact with housing.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной импульсной рентгеновской трубке, содержащей металлический корпус в виде полого цилиндра, одно основание которого соединено с большим основанием изолятора, выполненного в виде полого усеченного конуса и расположенного вне корпуса, а другое основание корпуса соединено с окном для вывода рентгеновского излучения и катодом, закрепленным на держателе, которые имеют осесимметричные отверстия относительно анода, выполненного в виде цилиндрического стержня переходящего в конус и направленного в сторону окна, вывод анода, проходящий по оси прибора в полости изолятора и соединенный с его меньшим основанием, держатель выполнен в форме чаши, в цилиндрической части которой равномерно по периметру и перпендикулярно дну сформированы сквозные пазы, переходящие в пропилы в дне чаши, а катод выполнен из полиакрилонитрильных углеродных волокон, расположенных радиально относительно оси прибора и закрепленных на дне чаши, например, тонким металлическим кольцом точечной сваркой, при этом торцы одних концов полиакрилонитрильных углеродных волокон образуют границу отверстия катода, а другие концы зажаты в пропилах между дном чаши и внутренней поверхностью корпуса.This technical result is achieved in that in a known pulsed x-ray tube containing a metal housing in the form of a hollow cylinder, one base of which is connected to a large base of an insulator made in the form of a hollow truncated cone and located outside the housing, and the other base of the housing is connected to the output window x-ray radiation and a cathode mounted on a holder, which have axisymmetric holes relative to the anode, made in the form of a cylindrical rod turning into a con c and directed toward the window, the anode outlet passing along the axis of the device in the cavity of the insulator and connected to its smaller base, the holder is made in the form of a bowl, in the cylindrical part of which through grooves are formed uniformly around the perimeter and perpendicular to the bottom, passing into cuts in the bottom of the bowl and the cathode is made of polyacrylonitrile carbon fibers located radially relative to the axis of the device and mounted on the bottom of the bowl, for example, by a thin metal ring by spot welding, while the ends of the ends of the polyacrylonite ryl carbon fibers form the boundary of the cathode hole, and the other ends are clamped in cuts between the bottom of the bowl and the inner surface of the housing.
Импульсная рентгеновская трубка с катодом из полиакрилонитрильных углеродных волокон предлагаемой конструкции позволяет получить излучение большой мощности мягкого диапазона, обеспечивающего высокий контраст изображения при работе с объектами разной оптической плотности с сохранением рентгенооптических параметров в процессе наработки, и обеспечить крепление полиакрилонитрильных углеродных волокон с высокой механической прочностью, надежными электрическим и тепловым контактами с корпусом прибора.A pulsed x-ray tube with a cathode of polyacrylonitrile carbon fibers of the proposed design allows to obtain high-power radiation of a soft range that provides high image contrast when working with objects of different optical densities while maintaining x-ray optical parameters during operation, and to secure polyacrylonitrile carbon fibers with high mechanical strength, reliable electrical and thermal contacts with the body of the device.
Полиакрилонитрильные углеродные волокна обладают анизотропией, т.е. их физические свойства зависят от направления и обладают наилучшими свойствами вдоль оси, поэтому они укладываются на держатель в виде чаши радиально относительно оси прибора. Для закрепления полиакрилонитрильных углеродных волокон в цилиндрической стенке чаши равномерно по периметру выполнены пазы глубиной до самого дна с небольшим пропилом в дне. Полиакрилонитрильные углеродные волокна укладываются на дно чаши так, что рабочей поверхностью катода является суммарная поверхность всех торцов волокон, образующих отверстие в катоде, а другие концы волокон проходят через пазы в цилиндрической стенке чаши и при установке катодного узла зажимаются в местах пропилов между дном чаши и внутренней поверхностью корпуса, образуя механически прочное соединение с надежным тепловым и электрическим контактами. При этом полиакрилонитрильные углеродные волокна закрепляются на дне чаши, например, посредством тонкого металлического кольца точечной сваркой. Большая рабочая поверхность катода и низкий порог эмиссии материала на основе полиакрилонитрильных углеродных волокон позволяют получить мощное рентгеновское излучение мягкого диапазона, что обеспечивает высокий контраст изображения при работе с объектами разной оптической плотности. Высокая механическая прочность, хороший тепловой и электрический контакты полиакрилонитрильных углеродных волокон с корпусом импульсной рентгеновской трубки позволяют значительно улучшить его тепловой режим работы, что способствует сохранению рентгенооптических параметров в течение длительной наработки.Polyacrylonitrile carbon fibers have anisotropy, i.e. their physical properties depend on the direction and have the best properties along the axis, so they are stacked on the holder in the form of a bowl radially relative to the axis of the device. To fix the polyacrylonitrile carbon fibers in the cylindrical wall of the bowl, grooves with a depth to the very bottom with a small cut in the bottom are evenly made along the perimeter. Polyacrylonitrile carbon fibers are laid on the bottom of the bowl so that the working surface of the cathode is the total surface of all the ends of the fibers forming a hole in the cathode, and the other ends of the fibers pass through the grooves in the cylindrical wall of the bowl and, when installing the cathode assembly, are clamped in the cuts between the bottom of the bowl and the inner the surface of the housing, forming a mechanically strong connection with reliable thermal and electrical contacts. In this case, the polyacrylonitrile carbon fibers are fixed on the bottom of the bowl, for example, by means of a thin metal ring by spot welding. The large working surface of the cathode and the low emission threshold of the material based on polyacrylonitrile carbon fibers make it possible to obtain powerful x-ray radiation of a soft range, which provides high image contrast when working with objects of different optical density. High mechanical strength, good thermal and electrical contacts of polyacrylonitrile carbon fibers with the casing of the pulsed x-ray tube can significantly improve its thermal operating mode, which helps to maintain x-ray optical parameters for a long time.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Сравнение с прототипом позволило выявить совокупность существенных признаков по отношению к усматриваемому техническому результату, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, made it possible to establish that no analogue was found, characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. Comparison with the prototype allowed us to identify a set of essential features in relation to the perceived technical result set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение отвечает требованию «новизна» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under the current law.
Для проверки изобретательского уровня был проведен дополнительный поиск известных решений, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, позволяющие получить рентгеновское излучение большой мощности мягкого диапазона с сохранением рентгенооптических параметров в течение длительной наработки за счет того, что держатель катода в импульсной рентгеновской трубке выполнен в форме чаши, в цилиндрической части которой равномерно по ее периметру и перпендикулярно дну сформированы сквозные пазы, переходящие в пропилы в дне чаши, а катод выполнен из полиакрилонитрильных углеродных волокон, расположенных радиально относительно оси прибора и закрепленных на дне чаши, например, тонким металлическим кольцом точечной сваркой, при этом торцы одних концов полиакрилонитрильных углеродных волокон образуют границу отверстия катода, а другие концы зажаты в пропилах между дном чаши и внутренней поверхностью корпуса.To check the inventive step, an additional search was carried out for known solutions, the results of which show that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since technical solutions have not been identified that make it possible to obtain high-power x-rays of the soft range while maintaining x-ray optical parameters for long operating time due to the fact that the cathode holder in the pulsed x-ray tube is made in the form of a bowl, in the cylindrical part of the cat through the groove evenly along its perimeter and perpendicular to the bottom, through grooves are formed, turning into cuts in the bottom of the bowl, and the cathode is made of polyacrylonitrile carbon fibers located radially relative to the axis of the device and fixed to the bottom of the bowl, for example, by a thin metal ring by spot welding, while the ends of one the ends of the polyacrylonitrile carbon fibers form the boundary of the cathode hole, and the other ends are clamped in cuts between the bottom of the bowl and the inner surface of the housing.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень» по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.
Заявленное техническое решение поясняется чертежом. На фиг.1 представлен один из вариантов заявленной импульсной рентгеновской трубки.The claimed technical solution is illustrated by the drawing. Figure 1 presents one of the variants of the claimed pulsed x-ray tube.
Импульсная рентгеновская трубка (фиг.1) содержит металлический корпус 1 в виде полого цилиндра, одно основание которого соединено с большим основанием изолятора 2, выполненного в виде полого усеченного конуса и расположенного вне корпуса 1, а другое основание корпуса 1 соединено с окном 3 в виде цилиндра, имеющего дно из бериллия для вывода мягкого рентгеновского излучения и через держатель 4 с катодом 5, причем держатель 4 выполнен в форме чаши, в дне которой выполнено осевое отверстием, а в цилиндрической части равномерно по периметру и перпендикулярно дну сформированы сквозные пазы, переходящие в пропилы в дне чаши, а катод 5 выполнен из полиакрилонитрильных углеродных волокон, расположенных на дне чаши, направленных по радиусу перпендикулярно оси прибора и закрепленных на держателе 4, например, посредством тонкого металлического кольца 6 точечной сваркой, при этом торцы одних концов углеродных волокон образуют границу отверстия катода, осесимметричного относительно анода 7, выполненного в виде цилиндрического стержня переходящего в конус и направленного в сторону окна 3, а другие концы полиакрилонитрильных углеродных волокон проходят через пропилы в дне чаши, величина которых достаточна для зажима волокон между дном чаши и внутренней поверхностью корпуса 1 с последующей фиксацией держателя 4 с корпусом 1, например, точечной сваркой, два защитных экрана 8 и 9, закрывающие внутреннюю поверхность изолятора 2 от напыления продуктами эрозии материалов электродов, вывод анода 10, проходящий по оси прибора и соединенный с меньшим основанием изолятора 2, штенгель 11 для откачки импульсной рентгеновской трубки.The pulsed x-ray tube (Fig. 1) contains a metal housing 1 in the form of a hollow cylinder, one base of which is connected to the large base of the insulator 2, made in the form of a hollow truncated cone and located outside the housing 1, and the other base of the housing 1 is connected to the window 3 in the form a cylinder having a beryllium bottom for outputting soft x-ray radiation and through a holder 4 with a cathode 5, the holder 4 being made in the form of a bowl, in the bottom of which an axial hole is made, and in the cylindrical part evenly around the perimeter and perp through grooves are formed perpendicular to the bottom, turning into cuts in the bottom of the bowl, and the cathode 5 is made of polyacrylonitrile carbon fibers located on the bottom of the bowl, directed along the radius perpendicular to the axis of the device and mounted on the holder 4, for example, by means of a thin metal ring 6 by spot welding, this ends of one ends of the carbon fibers form the boundary of the hole of the cathode, axisymmetric relative to the anode 7, made in the form of a cylindrical rod turning into a cone and directed towards the window 3, and the other ends of the polyacrylonitrile carbon fibers pass through the cuts in the bottom of the bowl, the amount of which is sufficient to clamp the fibers between the bottom of the bowl and the inner surface of the housing 1, followed by fixing the holder 4 with the housing 1, for example, by spot welding, two protective shields 8 and 9 covering the inner surface of the insulator 2 from sputtering of electrode materials by erosion, the output of the anode 10 passing along the axis of the device and connected to the smaller base of the insulator 2, plug 11 for pumping the pulsed x-ray tube.
Предлагаемая конструкция импульсной рентгеновской трубки обеспечивает крепление полиакрилонитрильных углеродных волокон с высокой механической прочностью, надежным тепловым и электрическим контактами с корпусом прибора и, как следствие, улучшает его тепловой режим в процессе работы, что способствует сохранению рентгенооптических параметров в течение длительной наработки, а расширенная рабочая поверхность катода, образованная торцевыми сечениями полиакрилонитрильных углеродных волокон, и низкий порог эмиссии материала (полиакрилонитрильных углеродных волокон) позволяет получить мощное рентгеновское излучение мягкого диапазона, что обеспечивает высокий контраст изображения при работе с объектами разной оптической плотности.The proposed design of a pulsed x-ray tube provides fastening of polyacrylonitrile carbon fibers with high mechanical strength, reliable thermal and electrical contacts with the device body and, as a result, improves its thermal regime during operation, which contributes to the preservation of X-ray optical parameters for a long operating time, and an extended working surface cathode formed by end sections of polyacrylonitrile carbon fibers and a low emission threshold of material (polyacry onitrilnyh carbon fibers) allows to obtain a powerful soft X-ray radiation range, which provides a high contrast image when dealing with objects of different optical density.
При подаче ускоряющего импульса высокого напряжения на анод 7 (катод 5 заземлен) в межэлектродном пространстве создается высокая напряженность электрического поля в непосредственной близости от кромки отверстия катода 5, образованной торцами полиакрилонитрильных углеродных волокон, вызывающая автоэлектронную эмиссию с торцов волокон и переходящую во взрывную эмиссию электронов с образованием потока электронов, двигающихся к аноду 7. В результате соударения электронов с анодом 7 и их торможения происходит генерация рентгеновского излучения.When an accelerating pulse of a high voltage is applied to the anode 7 (cathode 5 is grounded), a high electric field is created in the interelectrode space in the immediate vicinity of the edge of the hole of the cathode 5 formed by the ends of the polyacrylonitrile carbon fibers, causing field emission from the ends of the fibers and passing into explosive emission of electrons from the formation of a stream of electrons moving towards the anode 7. As a result of the collision of electrons with the anode 7 and their inhibition, an x-ray emission cheniya.
На основании заявленного изобретения изготовлен макетный образец импульсной рентгеновской трубки с катодом из полиакрилонитрильных углеродных волокон (лента «Кулон»). Испытания рентгеновской трубки проводились в лаборатории “СПб Государственного университета телекоммуникаций” г.Санкт-Петербург. На потенциальный электрод рентгеновской трубки подавался импульс напряжения от генератора наносекундных импульсов напряжения с регулируемой длительностью 10-80 нс и амплитудой 20-105 кВ. В заданных диапазонах изменения амплитуды и длительности импульсов наблюдалось мощное мягкое рентгеновское излучение, фиксируемое по свечению люминесцентного экрана и с помощью индивидуального дозиметра ИД-0,2. В процессе всей наработки 5·105 импульсов рентгенооптические параметры (экспозиционная доза рентгеновского излучения и диаметр фокусного пятна) не изменялись.Based on the claimed invention, a prototype of a pulsed X-ray tube with a cathode made of polyacrylonitrile carbon fibers ("Coulomb" tape) was made. X-ray tube tests were carried out in the laboratory of St. Petersburg State University of Telecommunications in St. Petersburg. A voltage pulse from a nanosecond voltage pulse generator with an adjustable duration of 10-80 ns and an amplitude of 20-105 kV was applied to the potential electrode of the X-ray tube. In the given ranges of changes in the amplitude and duration of the pulses, powerful soft x-ray radiation was observed, recorded by the luminescence of the luminescent screen and using an individual dosimeter ID-0.2. In the course of the entire operation of 5 · 10 5 pulses, the x-ray optical parameters (exposure dose of x-ray radiation and the diameter of the focal spot) did not change.
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет создать импульсную рентгеновскую трубку с мягким излучением, обеспечивающим высокий контраст изображений при работе с объектами разной оптической плотности с сохранением рентгенооптических параметров в процессе наработки путем обеспечения высокой механической прочности крепления полиакрилонитрильных углеродных волокон, их надежного электрического и теплового контакта с корпусомThus, the claimed technical solution allows you to create a pulsed x-ray tube with soft radiation, providing a high contrast image when working with objects of different optical density while maintaining x-ray optical parameters during operation by providing high mechanical strength of polyacrylonitrile carbon fibers, their reliable electrical and thermal contact with body
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013100416/07A RU2521436C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Pulsed x-ray tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013100416/07A RU2521436C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Pulsed x-ray tube |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2521436C1 true RU2521436C1 (en) | 2014-06-27 |
Family
ID=51218279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013100416/07A RU2521436C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Pulsed x-ray tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2521436C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696808A (en) * | 1995-09-28 | 1997-12-09 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray tube |
| RU2160480C1 (en) * | 1999-08-02 | 2000-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Pulse-operated x-ray tube |
| RU2178598C2 (en) * | 1999-02-05 | 2002-01-20 | Футаба Денши Коджио Кабушики Кайша | Field-emission device for image reproduction |
| US6784610B2 (en) * | 2002-08-29 | 2004-08-31 | Alan D. Ellis | Display panel apparatus and method |
| US7147533B2 (en) * | 2002-09-26 | 2006-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of producing electron emitting device using carbon fiber, electron source and image forming apparatus, and ink for producing carbon fiber |
| RU2308781C2 (en) * | 2005-11-18 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СПАРК" | X-ray tube |
| RU2446508C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") | Pulsed x-ray tube |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100416/07A patent/RU2521436C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696808A (en) * | 1995-09-28 | 1997-12-09 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray tube |
| RU2178598C2 (en) * | 1999-02-05 | 2002-01-20 | Футаба Денши Коджио Кабушики Кайша | Field-emission device for image reproduction |
| RU2160480C1 (en) * | 1999-08-02 | 2000-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Pulse-operated x-ray tube |
| US6784610B2 (en) * | 2002-08-29 | 2004-08-31 | Alan D. Ellis | Display panel apparatus and method |
| US7147533B2 (en) * | 2002-09-26 | 2006-12-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of producing electron emitting device using carbon fiber, electron source and image forming apparatus, and ink for producing carbon fiber |
| RU2308781C2 (en) * | 2005-11-18 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "СПАРК" | X-ray tube |
| RU2446508C1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов "Плазма" (ОАО "Плазма") | Pulsed x-ray tube |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2668268C2 (en) | Source of electrons, source of x-ray radiation and device using source of x-ray radiation | |
| JP2008535183A (en) | Magnetic head for X-ray source | |
| JP2020526868A (en) | Small sources for producing ionizing radiation, assemblies with multiple sources, and processes for producing sources | |
| JP6792676B1 (en) | X-ray tube | |
| RU183129U1 (en) | CONTROLLED VACUUM DISCHARGE | |
| RU2446508C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| RU2384912C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| RU2521436C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| JP5214361B2 (en) | X-ray tube and X-ray analyzer | |
| JP2011171296A (en) | Device which focuses and accumulates ions, and device which separates pressure region | |
| RU2174726C1 (en) | Pulse-operated double-electrode fine-focus x-ray tube | |
| RU2521433C2 (en) | Pulse-type x-ray tube | |
| RU152785U1 (en) | PULSE X-RAY TUBE | |
| RU2654494C1 (en) | Vacuum spark discharger | |
| RU107657U1 (en) | FORVACUMUM PLASMA ELECTRONIC SOURCE | |
| RU2608952C2 (en) | Spark gap with capacitive power accumulator | |
| RU163224U1 (en) | PULSE X-RAY TUBE | |
| RU156022U1 (en) | PULSE X-RAY TUBE | |
| JP2020526866A (en) | Processes for manufacturing small sources for producing ionizing radiation, assemblies containing multiple sources and sources | |
| CN113646864B (en) | Electron source and charged particle beam device | |
| JP2020526867A (en) | Small ionizing radiation source | |
| RU2522987C2 (en) | Acceleration tube | |
| RU129706U1 (en) | PULSE X-RAY TUBE | |
| RU2515281C1 (en) | Pulsed x-ray tube | |
| RU2459307C1 (en) | Pulsed x-ray tube |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170110 |