CN101553882B - 使用软性x射线的负离子发生器以及去除带电体电荷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用软性X射线的负离子发生器，其包含产生软性X射线的头单元，以便经软性X射线电离空气内气体所产生的+和-离子或电子而去除带电体的电荷，以及用于控制至少一个头单元的控制单元，其中，所述头单元包含：由D形侧单元，以及与所述侧单元组合的D形盖单元构成的保护壳，并形成外壳空间；内置于所述保护壳的X射线管，其具有输出窗，用于发出当电子与目标碰撞时所产生的软性X射线；与所述输出窗热和电连接的凸缘单元并形成所述X射线管的前端，支撑所述输出窗，并通过与保护壳的所述侧单元的前部接触而将所述目标产生的热量辐射至X射线管的外侧；内置于所述保护壳的高压产生单元并为所述X射线管提供高压；以及将所述X射线管固定于保护壳的所述侧单元的所述前部的凸缘耦合器。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用软性X射线的负离子发生器以及去除带电体电荷的方法。尤其，本发明改进了前述使用软性X射线负离子发生器的结构缺陷，在减小使用软性X射线的负离子发生器的体积之后可以轻松提供所需的热辐射，该负离子发生器的构造简便，而且支撑稳定。
背景技术
在现有技术中，存在申请号为H08-256780(X射线发生器)的日本专利，该发生器的结构如图1所示。在这个技术中，形成于X射线管8上的凸缘部分18设置在两个托板5，24之间，以便将X射线管8固定于保护壳。然而，采用这个技术的负离子发生器无法实现，这是因为这种负离子发生器存在的问题是构造过程复杂，凸缘部分和保护壳之间完全电和热接触。
对于另一个现有技术，存在如图2所示的负离子发生器。然而，这种负离子发生器具有与图1所示的负离子发生器相似的问题。
发明内容
技术问题
为了解决现有技术中的问题，本发明的目标是提供一种使用软性X射线的负离子发生器，其具有高导热，简单结构，因此该负离子发生器可以简单地构造，并具有增强的稳定性以及防护X射线的改进功能。
本发明的其他目的和优点将通过阅读详细说明并参考附图说明而明确。
技术解决方案
本发明中使用软性X射线的负离子发生器，包含：
产生软性X射线的头单元，以便经软性X射线电离空气内气体所产生的+和-离子或电子而去除带电体的电荷，以及用于控制至少一个头单元的控制单元，
其中，所述头单元包含：
由D形侧单元，以及与所述侧单元组合的D形盖单元构成的保护壳，并形成外壳空间；
内置于所述保护壳的X射线管，其具有输出窗，用于发出当电子与目标碰撞时所产生的软性X射线；
与所述输出窗热和电连接的凸缘单元并形成所述X射线管的前端，支撑所述输出窗，并通过与保护壳的所述侧单元的前部接触而将所述目标产生的热量辐射至X射线管的外侧；
内置于所述保护壳的高压产生单元并为所述X射线管提供高压；以及
将所述X射线管固定于保护壳的所述侧单元的所述前部的凸缘耦合器，
其中，所述凸缘耦合器具有热和电传导性，具有与凸缘单元大小相当的通孔，从而凸缘单元的外围通过所述通孔的内侧所形成的浮凸点固定，并且其中，所述凸缘耦合器和所述凸缘单元在耦合的时候形成一个平面。
在本发明中，最佳地，每个所述头单元包含显示所述负离子发生器的累计使用时间的计时器。
在本发明中，最佳地，保护壳的侧单元，盖单元，以及目标都由导体材料制成，具有接地电位和热导率。
在本发明中，最佳地，所述控制单元包含：
选择头单元的选择工具；以及
通过将计时器与头单元链接而显示出所选头单元的累计使用时间的显示窗。
在本发明中，最佳地，所述控制单元具有报警，互锁，远程控制，控制器的电源的控制信号输入和输出功能。
在本发明中，最佳地，当头单元在保护壳外面安装的时候，头单元和控制单元通过挠性管连接，其中，所述挠性管包裹将头单元与电源控制单元连接的高压电缆，以便保护高压电缆免于受外部影像或震动，并且其中，所述挠性管允许用户将所述头单元向带电体弯曲任意角度，以及其中，在此情况中不使用凸缘耦合器。
在本发明中，最佳地，采用RMS(远程监控系统)，用于监控由一台个人电脑远程控制的若干负离子发生器。
在本发明中，最佳地，所述控制单元的连接器采用单一连接器形式。
本发明最佳地进一步包含用于将负离子发生器与天花板或墙壁连接的托架，其由利用螺钉水平或垂直地固定所述头单元的D形托架构成；以及
通过螺钉与所述D形托架单元的一个外表面连接的加强板并通过螺钉固定所述头单元，其中，所述D形托架单元通过地脚螺栓固定于天花板或墙面上。
在本发明中，最佳地，设置所述凸缘耦合器与保护壳的所述侧单元接触的区域。
在本发明中，最佳地，在保护壳的所述侧单元内侧的所述高压产生单元旁边准备X射线管体的空间。
在本发明中，最佳地，固定和支撑所述X射线管的手段是将所述凸缘耦合器与保护壳的侧单元固定。
在本发明中，最佳地，所述控制单元具有的功能是，当所述头单元的使用期已经过期或将要过期的时候，发出提醒警报。
在本发明中，最佳地，具有辐射孔的防护设备位于输出窗所在的保护壳的侧单元上，从而能够根据孔的形状以及距离输出窗的距离获得包括圆形，方形和椭圆形的各种电离范围和X射线辐射类型。
本发明中去除带电体电荷的方法的最佳实施例特点在于通过辐射软性X射线电离带电体附近的元素或材料以去除带电体的电荷，该软性X射线由软性X射线管产生波长范围在1～5埃，该软性X射线管具有预定目标电压和目标电流的目标，并使用蒸发银(Ag)的铍窗。
在本发明中，最佳地，通过产生软性X射线去除电荷，该软性X射线在正极电压低于10kV的环境下具有范围在3.5～4.5埃的主波长。
有益效果
根据本发明可以预期各种有益效果。
第一，因为使用蒸发银的铍窗作为目标材料而使防护更简单并且提高了稳定性，所以可以节约安装成本。
第二，因为使用凸缘耦合器可以简单地扩大凸缘与保护壳接触的区域，所以可以加快热传导。
第三，因为必须要如现有技术中进行插入设置，所以构造和制造更加简单。
附图说明
图1为现有技术中一种使用软性X射线的负离子发生器的结构图；
图2为现有技术中另一种使用软性X射线的负离子发生器的结构图；
图3为本发明实施例中使用软性X射线的负离子发生器的结构图；
图4为说明当钨或银用作目标材料并且正极电压为9.5kV，10kV，10.5kV的时候，离子电流乘以距离平方的数值与中和距离之间的关系的特征曲线；
图5为说明管电流为100nA，正极电压为6～13kV，以及银用作目标材料的时候，每波产生的软性X射线辐射量(Sv)的曲线；
图6为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为9.48kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和产生的软性X射线辐射量之间关系的曲线；
图7为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10.5kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和离子电流之间关系的曲线；
图8为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10.5kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和产生的软性X射线辐射量之间的关系的曲线；
图9为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10kV，以及管电流为0.2382mA的时候，中和距离和离子电流之间关系的曲线；
图10为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10kV，以及管电流为0.2382mA的时候，中和距离和产生的软性X射线辐射量之间关系的曲线；
图11为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为9.48kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和离子电流之间关系的曲线；
图12为本发明中当凸缘单元和使用软性X射线的负离子发生器的凸缘耦合器耦接时的状态图示。
其中，附图标记说明如下：
310X射线管
320凸缘单元
330凸缘耦合器
340保护壳的侧单元的前部
350高压产生单元
360保护壳的侧单元
370保护壳的盖单元
380连接器
390托架
具体实施方式
现在参考附图说明，解释说明本发明的结构和特点。本发明中的使用软性X射线的负离子发生器的特点如下。
1.支撑X射线管和导热的结构
本发明中的负离子发生器的头单元具有如图3所示的结构，用于改进支撑X射线管和导热的结构。
在本发明中，保护壳由D形侧单元360和D形盖单元370通过螺钉连接而构成，并在其内形成空间。X射线管具有输出窗，其发出在电子与目标碰撞时所产生的软性X射线，以及为所述X射线管提供高压的高压产生单元350，X射线管和高压产生单元350都包括在空间内。保护壳和目标都由导性材料制成，并具有接地电位和热导性。负离子发生器通过由D形托架单元和加强板组成的托架390与天花板或墙壁连接。
凸缘单元320与输出窗热和电连接，形成X射线管310的前端，支撑输出窗，并通过与保护壳的所述侧单元的前部340接触而从将所述目标中产生的热辐射至X射线管的外面。凸缘耦合器330具有热和电导性，具有与凸缘单元320大小相当的通孔，从而凸缘单元的外围可以由在所述通孔内部形成的浮点固定。凸缘耦合器330和凸缘单元320当耦接之后形成一个平面。所述凸缘耦合器330与保护壳的侧单元的所述前部340接触的区域有必要设定。X射线管310利用将所诉凸缘耦合器固定至保护壳的所述侧单元360的螺钉而固定支撑。
图12为本发明中当凸缘单元和使用软性X射线的负离子发生器的凸缘耦合器耦接时的状态图示。像这样，本发明与现有技术相比出现上级导热效果，因为X射线管的凸缘单元与保护壳接触的区域由于将凸缘耦合器与凸缘单元固定耦接而变得更大。除此之外，本发明中的离子发生器具有简单结构，可以简单地构造，并可以通过将凸缘耦合器与保护壳利用螺钉固定而稳定地支撑X射线管，而不采用现有技术中当凸缘与保护壳连接时使用的插设地复杂结构。
2.银(Ag)的蒸发
现有技术中的使用软性X射线的普通负离子发生器通过产生软性X射线去除电荷，该软性X射线在正极电压低于9～11kV并具有蒸发钨的铍窗的环境下具有1～2埃范围的波长。然而，对蒸发银(Ag)的铍窗的应用实验结果发现，需电离的离子电流量几乎与现有技术中的电流量相同，而软性X射线的主波长范围确实在正极电压为9.5kV的环境下的3.5～4.5埃之间。而且，辐射量仅为现有技术的一半。现在我们详细说明实验结果。
图4为说明当钨或银用作目标材料并且正极电压为9.5kV，10kV，10.5kV的时候，离子电流乘以距离平方的数值与中和距离之间的关系的特征曲线。当蒸发银的时候，我们预期长距离的电离效应将下降，因为主波长(3.5～4.5埃)长于现有技术中蒸发钨时产生的波长(1～2埃)。然而，我们可以看出根据距离降低的离子电流几乎与现实一样。我们猜测这是因为当蒸发银的时候，除了主波长之外由产生的韧致辐射(1.5～2.5埃)引起的长距离电离效应。因为产生的X射线辐射量小于使用钨的时候的辐射量，所遇使用蒸发银的铍窗的目标具有许多优点，提高了稳定性，简便防护以及更好的经济效率，而根据距离的电离效应如以往得到保持。
图5为说明管电流为100nA，正极电压为6～13kV，以及蒸发银的铍窗用作目标材料的时候，软性X射线的主波长和对应波长产生的软性X射线辐射量之间关系的曲线。图中显示出正极电压越高同一波长产生的软性X射线越多，这个例子中最多产生0.425nm(4.25埃)的软性X射线，大多数软性X射线的波长为1～5埃。在图式中，垂直轴的单位是每波产生软性X射线辐射量(Sv)。这里管电流意思是当正极电压给定的时候，移至软性X射线管的内目标的电子产生的电流。
图6为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为9.48kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和产生的软性X射线辐射量之间关系的曲线。图中显示出当蒸发银的时候，基于相同距离产生较小的软性X射线辐射量。这意味着使用银更安全并且方便防护X射线。
图7为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10.5kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和离子电流之间关系的曲线。当使用银的时候，离子电流基于相同距离稍微减小。然而，根据离子电流(在0.5秒内从+/-1000V下降至+/-100V的离子电流保持时间：150～240nA)考虑电离时间，电离效率基本相同。
图8为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10.5kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和产生的软性X射线辐射量之间的关系的曲线。当使用银的时候，基于相同距离产生的软性X射线辐射量减少，这显示了使用银更安全并可以更方便地防护X射线。
图9为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10kV，以及管电流为0.2382mA的时候，中和距离和离子电流之间关系的曲线。当使用银的时候，离子电流基于相同距离稍微减小。然而，根据离子电流(在0.5秒内从+/-1000V下降至+/-100V的离子电流保持时间：150～240nA)考虑电离时间，电离效率基本相同。
图10为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为10kV，以及管电流为0.2382mA的时候，中和距离和产生的软性X射线辐射量之间关系的曲线。当使用银的时候，基于相同距离产生的软性X射线辐射量减少，这显示了使用银更安全并可以更方便地防护X射线。
图11为说明当钨或银用作目标材料，正极电压为9.48kV，以及管电流为0.240mA的时候，中和距离和离子电流之间关系的曲线。当使用银的时候，离子电流基于相同距离稍微减小。然而，根据离子电流(在0.5秒内从+/-1000V下降至+/-100V的离子电流保持时间：150～240nA)考虑电离时间，电离效率基本相同。这个情况中的差异相比于其他情况要小。从这个事实中，我们可以看出当低正极电压的时候，产生的离子电流量几乎相同。
我们从上述实验结果中看出的事实如下。
第一，当低电压的时候，产生的离子量几乎相同。
第二，与现有的负离子发生器相比，大大降低危险并使防护更加方便，而电离效率相似。
第三，本发明中具有3.5～4.5埃的主波长和1.5～2.0埃的韧致辐射波长，本发明的负离子发生器既可以用于长距离电离也可用于短距离电离。范围在3.5～4.5埃之间的主波长用于短距离电离，而范围在1.5～2.5埃之间的韧致辐射波长用于长距离电离。因此，因为一个负离子发生器既可以用于长距离电离又可以用于短距离电离，所以本发明非常经济实惠。除此之外，电离总体效率预期提高。
与此同时，专利号为2951477的日本专利将主波范围固定为2～20埃而不定义目标材料。然而，这是不可靠的，因为在不考虑实际因素(例如，目标材料，正极电压，管电流等等)的情况下简单地要求特定数量值，并且没有任何实验基础。
3.控制器的改进功能
与现有的负离子发生器比较，本发明中使用软X射线的许多功能得到了改进。他们在下面的表格1中体现出来。表格1说明本发明中使用软性X射线的负离子发生器的功能设定表格。在这个例子中，可以设定10种功能。本发明的负离子发生器内的控制器的改进的功能如下。
表格1
第一，本发明增加了输出警报，互锁，远程控制，控制外部电源的信号的功能。
第二，在申请号为10-2005-32535的名为“挠性软性X射线负离子发生器”的本申请人的另一个韩国专利申请案中揭露了一种挠性管，这种管可以应用于本发明。也就是，本发明中使用软性X射线的负离子发生器的另一个实施例包含产生软性X射线的头单元，防护从所述头单元泄露的软性X射线的软性X射线保护单元，以及为头单元提供控制信号和控制电压的电源控制单元，其中，头单元位于软性X射线保护单元的外面，连接至头单元和电源控制单元的高压电缆保护免于受外部影像或震动，并且可以使用挠性管，允许用户将所述头单元朝向带电体以任意角度弯曲。
第三，RMS(实时监控系统)可以应用于本发明。RMS是可以利用现场配备的一个PC方便地监控若干现场负离子发生器的系统。RMS的详细解释说明已经在申请号为10-2005-32534的名为“棒形负离子发生器”的本申请人的另一个韩国专利申请案中揭露出来。
上述10种功能的详细内容如下。
功能1的连接器名称(对应功能)是输出1～4，管脚号为5，这个功能是连接头。这个功能还应用于现有技术中。
功能2的连接器名称是互锁，管脚号为2，这个功能是输入外部互锁信号。当工人进入安装有负离子发生器的防护室内的时候，负离子发生器的运行需要停止以确保工人的安全。如果防护室的门经外部互锁信号打开，则负离子发生器自动停止运行。如果门再一次关闭，负离子发生器仅仅在按下开始按钮的时候才开始。因此，工人受到保护。然而，在一些工作环境中，当防护室的门关闭的时候，负离子发生器将自动开始运行，这个需求可以通过电路修改而满足。这个功能还用于现有技术中。
功能3的连接器名称为远程控制，管脚号为2，这个功能是输入外部远程控制信号。开始/停止功能当输入外部远程控制信号的时候应用。这个功能还用于现有技术中。
功能4的连接器名称为指示器，管脚号为2。这个功能是确认头开/关状态，其也可以用于现有技术中。
功能5的连接器名称为警报，管脚号为2，这个功能是输出警报状态，其不能用于现有技术中。
功能6的连接器名称为互锁输出，管脚号为2，这个功能是输出外部互锁信号。在运行互锁时输出这个功能，其无法用于现有技术中。
功能7的连接器名称为远程控制输出，管脚号为2，这个功能是输出外部远程控制信号。在运行远程控制时输出这个功能，其无法用于现有技术中。
功能8的连接器名称为电源开/关，管脚好为2。这个功能是电源开/关，并根据电源输入状态输出信号，其无法用于现有技术中。
功能9的连接器名称为电源类型(AC)。现有技术中用100～240伏。
功能10的连接器名称为连接器类型。本发明中使用单个连接器，而现有技术中使用独立连接器。
本发明可以修改并具体化为各种形式，并且在此已经参考具体实施例对其进行描述和说明。然而，可以理解地是本发明并不局限于上述的特殊形式，而本发明包括所有在本发明精神和范围内的所有修改，等效和替换，并定义在所付权利要求中。
Claims (13)
1.一种使用软性X射线的负离子发生器，其具有产生软性X射线的头单元，以便经软性X射线电离空气内气体所产生的+和-离子或电子而去除带电体的电荷，以及用于控制至少一个头单元的控制单元，
所述头单元包含：
由D形侧单元，以及与所述侧单元组合的D形盖单元构成的保护壳，并形成外壳空间；
内置于所述保护壳的X射线管，其具有输出窗，用于发出当电子与目标碰撞时所产生的软性X射线；
与所述输出窗热和电连接的凸缘单元并形成所述X射线管的前端，支撑所述输出窗，并通过与保护壳的所述侧单元的前部接触而将所述目标产生的热量辐射至X射线管的外侧；
内置于所述保护壳的高压产生单元并为所述X射线管提供高压；以及
将所述X射线管固定于保护壳的所述侧单元的所述前部的凸缘耦合器，
其特征在于，所述凸缘耦合器具有热和电传导性，具有与凸缘单元大小相当的通孔，从而凸缘单元的外围通过所述通孔的内侧所形成的浮凸点固定，并且其中，所述凸缘耦合器和所述凸缘单元在耦合的时候形成一个平面。
2.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，每个所述头单元进一步包含显示所述负离子发生器的累计使用时间的计时器。
3.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，保护壳的侧单元，盖单元，以及目标都由导体材料制成，具有接地电位和热导率。
4.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，所述控制单元包含：
选择头单元的选择工具；以及
通过将计时器与头单元链接而显示出所选头单元的累计使用时间的显示窗。
5.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，所述控制单元具有报警，互锁，远程控制，控制器的电源的控制信号输入和输出功能。
6.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，采用远程监控系统，用于监控由一台个人电脑远程控制的若干负离子发生器。
7.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，所述控制单元的连接器采用单一连接器形式。
8.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，负离子发生器进一步包含用于将负离子发生器与天花板或墙壁连接的托架，其由利用螺钉水平或垂直地固定所述头单元的D形托架构成；以及
通过螺钉与所述D形托架单元的一个外表面连接的加强板并通过螺钉固定所述头单元，其中，所述D形托架单元通过地脚螺栓固定于天花板或墙面上。
9.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，设置所述凸缘耦合器与保护壳的所述侧单元接触的区域。
10.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，在保护壳的所述侧单元内侧的所述高压产生单元旁边准备X射线管体的空间。
11.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，固定和支撑所述X射线管的手段是将所述凸缘耦合器与保护壳的侧单元固定。
12.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，所述控制单元具有的功能是，当所述头单元的使用期已经过期或将要过期的时候，发出提醒警报。
13.如权利要求1所述的负离子发生器，其特征在于，具有辐射孔的防护设备位于输出窗所在的保护壳的侧单元上，从而能够根据孔的形状以及距离输出窗的距离获得包括圆形，方形和椭圆形的各种电离范围和X射线辐射类型。
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