DE2100447A1 - Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen - Google Patents

Description

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O München 22, Sicinsdorfstr. It 5j5O-l6.47OP 7.1.1971

1. Veniamin Aronovich TSUKERMAN, Moskau (UdSSR)

2. Nikolai Vasilievich BELKIN, Moskau (UdSSR).

3. Vladimir Ivanovich KOLESOV, Moskau (UdSSR)

4. VaIery Valerievieh BOGOLJUBOV, Moskau (UdSSR)

5. Ernest Alexeevich AVILOV, Moskau (UdSSR)

6. Valentin Nikolaevich VOLGIN, Mos k au (UdSSR)

7. Evgeny Dmitrievich KOCHETKOV, Moskau (UdSSR)

8. Nikolai Ivanovich OGORODNIKOV, Moskau (UdSSR)

9. Deokt Mikhailovich CHISTOV, Moskau (UdSSR)

Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator zur Erzeugung ionisierender Strahlung, insbesondere von Röntgenstrahlen und schnell bewegter Elektronen, um für die Defektoskopie und Diagnostik sowie für röntgenographische Untersuchungen von schnell ablaufenden Vorgängen benutzt zu werden.

Es sind Impulsgeneratoren zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen bekannt, in deren Metallgehäuse ein mit Elektroden einer Strahlunffsröhre elektrisch verbundener Impulstransformator angeordnet ist (vgl„ Z₀ B₀ DT-PS 1 299 082_s Klasse 21 g, 2O/O1),

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Bei diesen Impulsgeneratoren ist die Hochspannungswicklung des Impulstransformators unmittelbar an die Elektroden der Strahlungsröhre angeschlossen. Der erwähnte
Transformator bildet Spannungsimpulse mit einer Flankensteilheit von 1 - 5 · 10 V/seco

Diese Flankensteilheit bedingt niedrige Spannungswerte des Vakuumüberschlags zwischen den Röhrenelektroden₉ Streuung dieser Spannungswerte und eine große Elektronenstromdauer beim Vakuumiiberschlag. Das verursacht eine ver- W hältnismäßig niedrige Stabilität der Strahlungsenergie

und -intensität sowie eine relativ große Dauer des Strah-

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lungsimpulses, die mehrere 10 Nanosekunden beträgt₀

Außerdem sind die Abmessungen und das Gewicht derartiger Generatoren (bis zu 25 kg) verhältnismäßig groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile einen Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen zu entwickeln, dessen Aufbau eine Verkürzung der Dauer des
ionisierenden Strahlungsimpulses bis zu einigen Nanosefe künden gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einem Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen, in
dessen Metallgehäuse ein mit Elektroden einer Strahlungsröhre elektrisch verbundener Impulstransformator angeordnet ist, gelöst durch eine Hochdruck-Entladungseinrichtung, von der eine Elektrode an die Sekundärwicklung· des
Impulstransformators und die andere Elektrode an eine
Elektrode der Strahluiigsröhre angeschlossen ist, wobei

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das Metallgehäuse der Entladungseinrichtung und das Metallgehäuse des Generators einen elektrischen Kondensator bilden, der als Speisequelle für die Strahlungsröhre dient.

Ein derartiger Aufbau des erfindungsgemäßen Impulsgenerators zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen führt zur Verkleinerung seiner Abmessungen bis auf 20 cm χ 20 cm χ 10 cm und zur Verminderung seines Gewichts auf bis zu k kg und weniger.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines praktischen und erprobten Ausführungsbeispiels und anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen (im Schnitt nach der Längsachse)} und

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild des Impulsgenerators nach Fig. 1.

Der erfindungsgemäße Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen enthält ein Metallgehäuse 1 (Fig. 1) mit einem darin angeordneten Hochspannungs-Impulstransformator 2 mit Ölpapierisolation, der einen Ferritkern 3 aufweist und im Gehäuse 1 mittels eines dielektrischen Distanzringes k befestigt

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ist. Zwischen dem Transformator 2 und dem Gehäuse 1 befindet sich ein magnetischer Schirm 5·

Im Gehäuse 1 befindet sich auch eine Hochdruck-Entladungseinrichtung 6, die hinter dem Transformator 2 auf deren Achse eingebaut ist. An einer Stirnseite des Gehäuses 1 ist eine Strahlungsröhre 7 befestigt, die hinter der Entladungseinrichtung 6 auf der gleichen Achse wie der Transformator 2 und die Entladungseinrichtung 6 liegt.

Die Strahlungsrb'hre 7 (Fig. 1 und 2) ist eine Zweielektrodenröhre mit Kaltkathode 8, die in einem Metallgehäuse 9 eingeschlossen ist. Dieses Gehäuse 9 weist ein Austrittsfenster aus dünnem Beryllium von nur 100 - 200 ,um Dicke auf, das mit einem 10 - 20 /um dicken Überzug aus einem schweren Element (Rhenium, Wolfram) als Anode der Röntgenröhre dienen kann.

In einem Metallgehäuse 10 der Hochdruck-Entladungseinrichtung 6 befinden sich zwei Elektroden 11 und 12, von denen die Elektrode 11 an eine Ausführung der Sekundärwicklung 13 (Figo 2) des Impulstransformators 2 und die andere Elektrode 12 an die Kaltkathode 8 der Strahlungsröhre 7 angeschlossen ist. Die zweite Ausführung der Sekundärwicklung 13 ist mit der anderen Elektrode der Strahlungsröhre 7 elektrisch verbunden. Das Metallgehäuse 10 der Entladungseinrichtung 6 und das Metallgehäuse 1 des Impulsgenerators bilden einen elektrischen Kondensator, der als Speisequelle für die Strahlungsröhre 7 dient. Dieser Kondensator ist in Fig. 2 in Strichlinie angedeutet»

Die Elektroden 11 und 12 der Entladuiigseinrichtung b

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sind mit der Sekundärwicklung 13 des Impulstransformators 2 bzw. mit der Kaltkathode 8 der Strahlungsrb'hre 7 durch. Leiter 14 und 15 (Fig. 1) elektrisch verbunden.

Der Impulstransformator 2, die Hochdruck-Entladungseinrichtung 6 und die Leiter Ik und 15 sind vom Metallgehäuse 1 des Impulsgenerators durch Transformatorenöl 16 isoliert. Der Leiter 15 ist seinerseits vom Metallgehäuse der Strahlungsröhre 7 und vom Metallgehäuse 10 der Hochdruck-Entladeeinrichtung 6 mittels Isolatoren 17 bzw. 18 isoliert.

Parallel zur Strahlungsröhre 7 (Fig.. 2) liegt ein ¥iderstand I9.

Außerdem enthält der efindungsgemäße Impulsgenerator eine Ladeeinrichtung 20, die mit der Primärwicklung 21 des Impulstransformators 2 über.einen Speicherkondensator 22 und einen Schalter 23 elektrisch verbunden ist. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Ladeeinrichtung 20 aus einem Aufwärtstransformator Zk_t dessen Primärwicklung 25 am Wechselstromnetz liegt und dessen Sekundärwicklung 26 an eine Diode 27 angeschlossen ist, die ihrerseits mit dem Speicherkondensator 22 verbunden ist.

Der beschriebene Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektroden arbeitet folgendermaßen:

Der von der Ladeeinrichtung 20 (Figo 2) ungefähr bis auf 5 ^V aufgeladene Speicherkondensator 22 entlädt sich über den Schalter 23 und die Primärwicklung 21 des Impuls-

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transformator 2. An der Sekundärwicklung 13 des letzteren und am Gehäuse 10 der Hochdruck-Entladeeinrichtung 6 entsteht ein negativer Spannungsimpuls mit einer Mikrosekunden-Flanke. Die Amplitude dieses Impulses hängt von der Durchbruchspannung bei der Entladungseinrichtung 6 ab und erreicht 150 kV₀

Nach erfolgeter Auslösung der Entladungseinrichtung (Fig. 1) gelangt der Hochspannungsimpuls mit der erwähnten Amplitude und einer Flankendauer von 1 bis 3 Nanosekunden (Also mit entsprechender Flankensteilheit von 10 V/sec) zur Kaltkathode 8 der Strahlungsröhre 7<>

Die dabei durch Autoemission entstehenden schnellen Elektronen werden durch das Austrittsfenster des Gehäuses herausgeführt oder, im Falle einer Röntgenröhre, rufen an ihrer Anode einen intensiven Röntgenstrahlungsimpuls mit NanoSekundendauer hervor. Der Amplitudenwert des durch die Röhre 7 fließenden Stromes erreicht im Impuls 500 A.

Somit gewährleistet der erfindungsgemäße Impulsgenerator von Röntgenstrahlung und schnellen Elektronen eine geringe Impulsdauer. Diese Eigenschaften ermöglichen eine sehr bequeme Anwendung des Generators für Materialfehleruntersuchungen und für medizinische Diagnostik. Mit seiner geringen Impulsdauer ist der Generator bei Untersuchungen von schnell ablaufenden Vorgängen äußerst vorteilhaft»

Außer für diese Anwendungen kann der Generator als Bestandteil von Röntgen-Entfernungsmessern und industriellen Aufbereitungsanlagen benutzt werden«

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Impulsgenerator zur Erzeugung von Röntgenstrahlen und schnellen Elektronen, in dessen Metallgehäuse ein mit Elektroden einer Strahlungsröhre elektrisch verbundener Impulstransformator angeordnet ist_s gekennzeich net durch eine Hochdruck-Entladungseinrichtung (6)„ von der eine Elektrode (11) an die Sekundärwicklung (13) des Impulstransformators (2) und die andere Elektrode (12) an eine Elektrode (S) der Strahlungsröhre (7) angeschlossen •ist, wobei das Metallgehäuse (1O) der Entladungseinrichtung (6) und das Metallgehäuse (i) des Generators einen elektrische! Kondensator bilden, der als Speisequelle für die Strahlungsröhre (7) dient.

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