MX2011010276A - Irradiador intermitente de rayos x. - Google Patents

Abstract

Un aparato para la irradiación intermitente de rayos X de materiales incluye una fuente intermitente de rayos X comprendida de un disparador de electrones y un ánodo. El disparador de electrones comprende una emisión por campo de cátodo frío que tiene una superficie emisora de electrones y una parrilla para controlar el flujo de electrones desde el cátodo hasta el ánodo. El ánodo tiene una superficie principal receptora de electrones y una superficie principal orientada de manera opuesta emisora de rayos X. La superficie emisora de rayos X emite radiación X en un volumen de irradiación. La superficie emisora de rayos X del ánodo tiene primera y segunda dimensiones orientadas ortogonalmente de más de 2 milímetros cada una. Un suministro de energía de impulsos de alto voltaje proporciona energía a la fuente intermitente de rayos X. El disparador de electrones, el ánodo y el suministro de energía de impulsos de alto voltaje se construyen a fin de crear una radiación x suficiente en dicho volumen de irradiación para lograr un nivel de irradiación de material deseado en dicho volumen.

Description

IRRADIADOR INTERMITENTE DE RAYOS X CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un aparato para la irradiación de materiales. La invención se refiere más particularmente a un aparato que produce un impulso o impulsos de rayos X a alta velocidad para la irradiación de materiales .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La esterilización de diversos materiales mediante irradiación con radiación de alta energía (rayos gamma y X) es una tecnología muy establecida. La irradiación de alta energía puede romper uniones moleculares en diversos materiales y descomponer los compuestos tóxicos en compuestos más benignos. Hasta ahora la esterilización gamma se ha considerado la norma a seguir debido a la alta energía y a la fluencia (cantidad de radiación suministrada por unidad de tiempo) de la fuente. También se conoce el uso de irradiación de rayos X para propósitos de fabricación tales como la manufactura de tubería termocontraíble para dispositivos electrónicos.

Para esterilización con radiación gamma, el cobalto60 ha sido el radioisótopo estándar seleccionado. El cobalto60 emite rayos gamma a energías de 1.17 MeV y 1.33 MeV (Megaelectrón-Voltios) . La eficacia de la radiación a estas energías se ha establecido por mucho tiempo para estas aplicaciones. Una de las desventajas del uso de cobalto60 es que su línea de mayor energía (1.33 MeV) se encuentra por arriba del nivel de energía al cual se induce la radiactividad. Existe la necesidad de un aparato de irradiación cuya salida máxima de energía se encuentre por debajo del umbral del cobalto60, a fin de evitar el problema de inducir radiactividad en el material que se irradia. Además sería deseable proporcionar un aparato para irradiación que evite en general el uso de radioisótopos, a fin de simplificar la operación y la autorización, y de eliminar la posibilidad de desvío de tales radioisótopos para propósitos ilegales.

Las fuentes de rayos X anteriores no han logrado una posición de predominio debido al hecho de que aunque pueden lograr fácilmente mayores energías, hasta ahora han sido incapaces de lograr de manera económica la fluencia de las fuentes gamma. En consecuencia, existe la necesidad de un aparato de irradiación que pueda lograr simultáneamente tanto la alta energía como la fluencia necesarias para aplicaciones prácticas de esterilización, descontaminación y reparación ambiental.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN En una forma preferida, la invención proporciona un aparato para la irradiación intermitente de rayos X de materiales, referido en esta descripción como irradiador intermitente de rayos X (FXI) . El FXI incluye una fuente intermitente de rayos X comprendida de un disparador de electrones y un ánodo. El disparador de electrones comprende una emisión por campo de cátodo frío que tiene una superficie emisora de electrones y una parrilla para controlar el flujo de electrones desde el cátodo hasta el ánodo. El ánodo tiene una superficie principal receptora de electrones y una superficie principal opuestamente orientada emisora de rayos X. La superficie emisora de rayos X emite la radiación X en un volumen de irradiación. La superficie emisora de rayos X del ánodo tiene primera y segunda dimensiones orientadas ortogonalmente de más de 2 milímetros cada una. Un suministro de energía de impulsos de alto voltaje proporciona energía a la fuente intermitente de rayos X. El disparador de electrones, el ánodo y el suministro de energía de impulsos de alto voltaje se construyen a fin de crear una radiación X suficiente en dicho volumen de irradiación para lograr un nivel de irradiación de material deseado en dicho volumen.

En una forma preferida, el FXI de acuerdo con la invención proporciona un medio para irradiar rápidamente grandes volúmenes de materiales.

El irradiador intermitente de rayos X tiene una salida máxima de energía por debajo del umbral del cobalto60 a fin de evitar el problema de inducir radiactividad en el material que se irradia. El irradiador intermitente de rayos X también evita el uso de radioisótopos, como en el uso de la técnica anterior del cobalto60 para irradiación, a fin de simplificar la operación y la autorización y eliminar la posibilidad de desvío de tales radioisótopos para propósitos ilegales .

A diferencia de las fuentes de rayos X convencionales, el irradiador intermitente de rayos X puede lograr simultáneamente tanto la alta energía como la fluencia necesarias para aplicaciones prácticas de esterilización, descontaminación y reparación ambiental. También puede utilizarse para diversos procesos de fabricación.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO En las figuras del dibujo, en las cuales los números de referencia similares se refieren a partes similares : La Figura 1 muestra una vista en sección transversal de la versión cilindrica del irradiador intermitente de rayos X, omitiendo la trama para varias partes tales como el ánodo.

La Figura 1A muestra una vista detallada de la región circundada 117 en la Figura 1 que muestra la interacción de los electrones con el ánodo para crear rayos X en el modo de transmisión.

La Figura 2 muestra una vista en corte transversal de la versión plana del irradiador intermitente de rayos X.

La Figura 2A muestra una vista detallada de la región circundada 125 en la Figura 2 que está modificada para incluir un capacitor de almacenamiento de energía suplementaria .

La Figura 3 muestra un diagrama esquemático de un amplificador de voltaje en cascada que utiliza un suministro de energía de impulsos de alto voltaje.

La Figura 4A muestra un diagrama esquemático de un modulador de impulsos asincrono de dos etapas que utiliza un suministro de energía de impulsos de alto voltaje.

La Figura 4B muestra un diagrama esquemático de un modulador de impulsos asincrono de tres etapas que utiliza un suministro de energía de impulsos de alto voltaje.

La Figura 5 muestra una vista en planta superior en forma diagramática de un irradiador intermitente de rayos X cilindrico instalado en un contenedor estándar de embarque e integrado con un generador accionado por un motor turbó-jet y un suministro de energía de alto voltaje.

La Figura 6 muestra una vista en sección transversal desde el lado izquierdo de un irradiador intermitente de rayos X plano integrado en un buzón postal, mostrando varias partes delgadas como líneas únicas y omitiendo la trama en varias superficies.

La Figura 7 muestra una vista en planta lateral en forma diagramática de un irradiador intermitente de rayos X plano instalado en el lado inferior de un camión, con el equipo asociado instalado también en el camión.

La Figura 8 muestra una vista en planta lateral en forma diagramática de una versión subacuática del irradiador intermitente de rayos X plano suspendido desde una grúa en un bote, con el equipo asociado instalado también en el bote.

La Figura 9 muestra una vista en sección transversal de una versión esférica del irradiador intermitente de rayos X omitiendo la trama para diversas partes tales como el ánodo .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Por conveniencia, puede encontrarse una lista de los números del dibujo y de las partes asociadas para las Figuras 1 a 9 cerca del final de esta descripción detallada de la invención.

Proceso de Generación de rayos X Las Figuras 1 y 2 muestran dos diferentes modalidades de un irradiador intermitente de rayos X (FXI) . Un FXI es generalmente un tubo de rayos X de tipo transmisión. Se diferencia de la técnica anterior por varias características. La primera es su disparador de electrones, que, en la Figura 1, comprende un cátodo 111 y una parrilla 113, y en la Figura 2 comprende un cátodo 112 y una parrilla 114. Estos cañones de electrones pueden lograr densidades de corriente de hasta 80,000 Amperios/cm2 en el modo de impulso, lo cual finalmente da como resultado altos niveles de irradiación. Por ejemplo, el FXI puede lograr una alta energía típicamente de 0.1 a 5 MeV, una alta corriente de haz típicamente de 50 kiloamperios - impulsos de 1 mega-amperio, una alta fluencia típicamente de 16 kiloGrey/impulso, y una tasa de repetición típicamente de hasta 100 Hz .

El irradiador intermitente de rayos X 109 de la Figura 1 puede incluir ventajosamente un capacitor de almacenamiento de energía suplementaria 124a que se encontraría enrollado coaxialmente alrededor del cátodo 111. Esto permite el almacenamiento local de cantidades de energía sustancialmente mayores sin cambiar el tamaño físico del irradiador intermitente de rayos X 109. De manera similar, puede incorporarse ventajosamente una implementación plana de un capacitor de almacenamiento de energía suplementaria en el irradiador intermitente de rayos X 110. Con referencia a la Figura 2A, está modificada para incluir un capacitor de almacenamiento suplementario 124b entre el soporte de cátodo 144 y el cátodo 112, para el mismo propósito que el capacitor de almacenamiento suplementario 124a de la Figura 1.

Con referencia a ambas Figuras 1 y 2, en operación, el cátodo 111 o 112 se carga mediante el suministro de energía 130a o 130b o 130c de las Figuras 3 o 4A o 4B, respectivamente. Un resistor de polarización (no mostrado) está conectado entre el cátodo 111 o 112 y la parrilla 113 o 114 y se utiliza para crear un voltaje en la parrilla de manera que el tubo está normalmente en una condición distanciada (sin conducción) . Cuando una señal de control del potencial a tierra se aplica a la parrilla, ésta libera el control del cátodo y el cátodo se descarga. Los electrones viajan entonces desde el cátodo hasta el ánodo 115 o 116. Cuando éstos chocan con el ánodo, crean una radiación X Bremsstrahlung. Bremsstrahlung es la palabra en alemán para "radiación de frenado" y se crea cuando los electrones 134 con un potencial que excede los 23 kilovoltios se detienen repentinamente, en este caso al chocar con el ánodo. Cuando éstos golpean el ánodo, se libera una mezcla de radiación X 136 y electrones secundarios (no mostrados) desde una superficie emisora de rayos x del ánodo de manera isotrópica. Dado que el ánodo es delgado en comparación con la profundidad de penetración de los electrones incidentes, existe una preponderancia de la radiación X transmitida desde una superficie receptora de electrodos del ánodo, a través del ánodo, hasta un volumen de irradiación mayor.

Con referencia a ambas Figuras 1 y 2 , el grosor del ánodo del tubo de rayos x 109 o 110 se selecciona para permitir la generación de un nivel de radiación X deseado. En particular, el grosor del ánodo depende de una combinación de factores que incluyen el voltaje de salida deseado, el voltaje de electrones incidentes y el número atómico del material del cual se fabrica, número que se encuentra típicamente sobre 50.

Además, el cátodo y la parrilla están fabricados para tolerancias extremadamente estrictas, típicamente en el orden de 25 mieras en cualquier dimensión, incluso si la estructura es de metros de longitud. El tubo de rayos X 109 o 110 se bombea a un vacío extremadamente alto, típicamente en el orden de 1 x 10"9 Torr. Aunque no se muestra en las Figuras 1 y 2, el tubo de rayos X 109 o 110 incorpora un escudo de radiación para la protección de las personas cercanas al dispositivo. El material y el grosor del escudo de radiación son una función del voltaje aplicado al tubo.

En la Figura 2, el ánodo 116 es preferentemente plano. Sin embargo, el ánodo 116 puede formarse en diversas configuraciones, tales como arqueado en sección transversal siempre que la superficie emisora de rayos X del ánodo 116 esté configurada de manera que no encierre el volumen de irradiación. Preferentemente, el ánodo es delgado, lo cual significa que una dimensión es mucho más pequeña que las otras dos dimensiones ortogonales, y recibe los electrones provenientes del cátodo en una superficie principal y emite rayos X desde una segunda superficie principal orientada de manera opuesta.

Para irradiar un material 148, tal material debe pasar a través del volumen de irradiación anteriormente mencionada. Esto puede ocurrir de tres formas generales: (1) el material puede moverse a través de un volumen de irradiación estacionaria; (2) el volumen de irradiación puede moverse más allá del material estacionario; o (3) tanto el volumen de irradiación como el material pueden moverse simultáneamente. La modalidad de la Figura 1 está particularmente adaptada a la primera forma (1) , mientras que la modalidad de la Figura 2 está particularmente adaptada a la primera (1) y a la segunda (2) forma. En relación con esto, como se mencionó anteriormente, en la modalidad de la Figura 2, la superficie emisora de rayos X del ánodo 116 se configura a fin de no encerrar el volumen de irradiación. En contraste, en ambas Figuras 1 y 9, el volumen de irradiación está encerrado.

La Figura 1A muestra diagramáticamente electrones 134 que chocan con el ánodo 117 en una superficie receptora de electrones del ánodo. Esto da como resultado que una superficie principal emisora de rayos X opuesta del ánodo 117, emita la radiación X 136 dentro del volumen interior cilindrico del ánodo. De manera similar, en la Figura 2, los electrones 134 que chocan con el ánodo 116 ocasionan que una superficie emisora de rayos X, mostrada más adelante, del ánodo emita los rayos X 136 que se extienden, típicamente debajo de la profundidad mostrada, a través de un volumen de irradiación del material 148.

La superficie emisora de rayos X del ánodo 115 (Figura 1), 116 (Figura 2), tiene preferentemente primera y segunda dimensiones orientadas ortogonalmente mayores que 2 milímetros cada una. Para lograr esto, en el caso de la Figura 1, las dimensiones lineales de las porciones activas del cátodo, la parrilla y el ánodo son iguales y en el caso de la Figura 2 , la longitud y el ancho de las porciones activas del cátodo, la parrilla y el ánodo son iguales.

El disparador de electrones 111, 113 (Figura 1) o 112, 114 (Figura 2), el ánodo 115 (Figura 1) o 116 (Figura 2) y el suministro de energía de impulsos de alto voltaje 130, se construyen a fin de crear la radiación X suficiente en el volumen de irradiación mencionada anteriormente para lograr un nivel de irradiación de material 148 deseado en ese volumen .

Con referencia a ambas Figuras 1 y 2 , para facilitar la introducción de señales eléctricas de alto voltaje a través de una pared conductiva 137 hacia el cátodo 111 o 112 y la parrilla 113 o 114, se utilizan orificios de alimentación sellados al vacío 118 y 120. El ánodo 115 o 116 está conectado a tierra para completar el circuito. Si es necesario, puede utilizarse un cable eléctrico de cátodo (no mostrado) y un cable eléctrico de parrilla (no mostrado) para interconectar los orificios de alimentación sellados al vacío 118 y 120 con el cátodo 111 o 112 y la parrilla 113 o 114, respectivamente .

Con referencia a ambas Figuras 1 y 2 así como a otras figuras en la presente que muestran las modalidades del FXI, el material 148 que va a irradiarse tiene un movimiento relativo a el volumen de irradiación y constituye el material fluente 128 a través del volumen de irradiación.

Existen varias condiciones críticas que deben satisfacerse cuando se diseña una parrilla para un FXI. Éstas son: (1) La separación parrilla-cátodo debe ser constante a través de la extensión de la parrilla. Esto se logra comúnmente colocando la parrilla bajo alta tensión o construyéndola con una estructura rígida. (2) El número de elementos en la parrilla debe ser suficientemente alto para asegurar un campo eléctrico constante y uniforme en la región parrilla-cátodo. (3) No debe haber bordes afilados o rebabas en ninguna parte en la estructura de la parrilla, los elementos individuales pueden ser redondos, planos o de configuraciones elípticas de gran relación entre dimensiones. Todos los bordes deben estar totalmente radiados. En este contexto, totalmente radiado significa que el borde en cuestión tiene un radio igual a la mitad del grosor del material .

La implementación real de estas reglas de diseño se determina por el tamaño de la parrilla que se construye.

Amplificador de Voltaje en Cascada El amplificador de voltaje en cascada 130a de la Figura 3 proporciona una nueva forma de obtener impulsos de alto voltaje para operar los irradiadores de rayos X intermitente descritos en la presente, y es mucho más confiable y compacto que el circuito generador Marx tradicionalmente utilizado para generar impulsos de alto voltaje. El circuito del 130a es la modalidad preferida para generar impulsos de alto voltaje para el sistema FXI .

En la primera etapa 135a, se conecta un suministro de energía de alto voltaje negativo (no mostrado) a la terminal de entrada 162 y se utiliza para cargar el capacitor de almacenamiento de energía 152. El triodo de emisión por campo de cátodo frío 150a en conjunción con el inductor 156a, el resistor 158a, el capacitor 154a y el resistor variable 160a, tiene funciones dobles. Se utiliza tanto para formar el impulso como para amplificarlo desde cualquiera de 3dB a lOdB dependiendo del aumento del tubo 150a como se fabrica. El resistor variable 160a se utiliza para ajustar el distanciamiento del voltaje de polarización del tubo 150a. El inductor 156a se utiliza para bloquear el alcance de los componentes CD a la parrilla del tubo 150a. La red RC de 158a y 154a se utiliza para crear una constante de tiempo para retardar la conducción del tubo 150a.

Las etapas subsecuentes 135b, 135c y 135d son idénticas en función y operan como amplificadores Clase A. Las únicas diferencias son los valores nominales de voltaje. Es obvio que los valores nominales de voltaje de los componentes deben ser proporcionales a los voltajes anticipados en esa etapa del circuito. De manera similar, los tubos 150b, 150c y 150d son progresivamente más grandes en tamaño para adaptarse al voltaje en aumento.

Todas las etapas del circuito están conectadas a una tierra de RF común 164 de acuerdo con la buena práctica del diseño de RF. Un derivador de corriente 168 hace posible una vuelta por tierra 164a monitoreada.

El inductor 156e se utiliza para evitar que el voltaje inverso alcance el suministro de energía de carga. Esto puede aumentarse por una serie de diodos (no mostrados) de un voltaje apropiado para protección adicional.

El derivador de corriente 168 es un resistor de bajo valor de extremadamente baja inductancia, típicamente en el rango de 50 a 100 mieras-Ohmios. Es necesario aplicar un cálculo superficial a la salida de este derivador de corriente presente en la conexión 171a para obtener una lectura de corriente corregida y precisa. La conexión 171a es de un tipo que soporta el ancho de banda anticipado de la señal generada por el derivador de corriente 168 en base al tiempo de elevación de tal señal . La señal de salida del derivador de corriente 168 típicamente corresponde a una impedancia de 50 ohmios.

Se anota que es posible lograr un mayor voltaje agregando etapas adicionales en serie con el circuito principal. Debe tenerse cuidado de asegurar que los valores nominales de voltaje y los diseños de aislamiento sean proporcionales a los voltajes encontrados. No es poco común colocar un circuito de este tipo en un tanque de petróleo de aislamiento para mayor conflabilidad.

Diseño del Modulador de Impulsos Asincrono Una alternativa al amplificador de voltaje en cascada 130a de la Figura 3 es el modulador de impulsos asincrono 130b o 130c de las Figuras 4A y 4B. La siguiente descripción del modulador de impulsos asincrono se refiere a ambas Figuras 4A y 4B. En estas figuras, en la primera etapa, un suministro de energía de alto voltaje negativo (no mostrado) está conectado a la terminal 162. Este suministro de energía carga el capacitor de almacenamiento de energía 152. Se utiliza un circuito de monitoreo de voltaje que consiste del resistor 158e, el capacitor 154e, el resistor 158f, el capacitor 154f, el capacitor variable 172a y el triodo de emisión por campo de cátodo frío 150f para detectar el estado de carga del capacitor de almacenamiento de energía 152. Esta medición se realiza utilizando un divisor de voltaje capacitivo gue consiste del 154e, 154f y 172a. Cuando el voltaje a través del divisor alcanza un límite preestablecido (determinado por el ajuste del capacitor variable 172a) , el triodo de emisión por campo de cátodo frío 150f conduce y arrastra la parrilla del triodo de emisión por campo de cátodo frío 150e a tierra. Esto ocasiona que el triodo de emisión por campo de cátodo frío 150e se adentre en la conducción lo cual, a su vez, descarga el capacitor de almacenamiento de energía 152 para descargarse en el primero de los transformadores de impulsos 174a.

La segunda etapa comienza en el segundo de los transformadores de impulsos 174a, que típicamente tiene una proporción de giros que excede 1:10. Este transformador escala el voltaje hasta un valor deseado. Éste se detecta por un segundo divisor de voltaje capacitivo gue consiste del capacitor 154g y el capacitor variable 172b. Como es el caso con la primera etapa, cuando la red, que consiste del capacitor 154g, el resistor variable 172b, el resistor 158h, el capacitor 154i, el capacitor 154h y el triodo de emisión por campo de cátodo frío 150h, alcanza un voltaje predeterminado, el tubo 150h la conduce, arrastrando la parrilla del triodo de emisión por campo de cátodo frío 150g, a tierra y ocasiona que el triodo se adentre en la conducción, permitiendo que el impulso presente proveniente del segundo de los transformadores de impulsos 174 alcance la terminal de salida.

Se anota que los resistores 158e y 159g son resistores de polarización utilizados para mantener sus respectivos triodos de emisión por campo de cátodo frío 150e y 150g en un estado distanciado hasta dispararlos por medio de los triodos de emisión por campo de cátodo frío 158f y 158h respectivamente.

El derivador de corriente 168c es un resistor de bajo valor de extremadamente baja inductancia típicamente en el rango de 50 a 100 micro-ohmios. Es necesario aplicar un cálculo superficial a la salida de este (estos) derivador (es) de corriente presentes en la(s) conexión (es) 171b o 171c para obtener una lectura de corriente corregida y precisa.

Es posible alcanzar un voltaje mayor agregando etapas secundarias adicionales en serie con el circuito principal como se muestra en la Figura 4B. En el modulador de impulsos asincrono de la Figura 4B, las etapas están separadas por los transformadores de impulsos 174a y 174b. La etapa adicional que sigue al transformador 174b es la misma que la etapa entre los transformadores 174a y 174b diferente a los valores nominales de voltaje de los componentes. Debe tenerse cuidado de asegurar que los valores nominales de voltaje y los diseños de aislamiento sean proporcionales a los voltajes encontrados. No es poco común colocar un circuito de este tipo en un tanque de petróleo de aislamiento para mayor conflabilidad.

Sistema Móvil de Irradiador Cilindrico Como se ilustra en la Figura 5, una configuración práctica 176 del irradiador intermitente de rayos X coloca un FXI cilindrico 109 en un contenedor estándar de embarque 192 con todo su equipo de soporte integrado.

En la modalidad preferida, se instala un pequeño motor turbo- et 188 en el piso del contenedor 192. El eje de rotación del motor 188 está conectado a un generador eléctrico 190 que tiene un reductor de velocidad interno de caja de cambios. Esta configuración es muy conocida en la industria de artículos eléctricos como un medio para generar energía para compensar los aumentos repentinos del pico de energía. El escape del motor turbo-jet 188 está conectado a una bomba de vacío Venturi 180 que, a su vez, está conectada al puerto de entrada del FXI 109. Esta configuración de motor 188, bomba 180 y generador 190 hace uso tanto de la energía motriz de la bomba para hacer funcionar el generador como del escape de la bomba para proporcionar energía a la bomba de vacío Venturi. Tanques de combustible 186 proporcionan una fuente local de combustible para permitir la operación independiente durante algún número de horas, que depende del tamaño del motor a chorro y de los tanques de combustible .

El material que va a irradiarse 148 se extrae por succión hacia el puerto de entrada Venturi 182. Este material fluente 128 pasa a través del dispositivo 109 y se expone a rayos X 136 de alta intensidad en el espacio interior del FXI 109 y después se expulsa a través del puerto de salida 194. El material 148 puede der de cualquier forma que fluya a través de un tubo. Un suministro de energía de alto voltaje 130a, 130b o 130c, etc., proporciona la energía de operación necesaria para el FXI 109. El suministro de energía de alto voltaje se acciona por medio de la salida del generador eléctrico 190.

La entrada de aire 198 atrae el aire exterior y lo hace fluir sobre el generador 190 para enfriar dicho generador 190 antes de este aire se introduzca en la entrada de aire 198 del motor turbo-jet 188. Esta disposición promueve la eficiencia de la energía en la operación del FXI. Existe un filtro de aire 199 ubicado en la entrada de aire 198 para evitar que el polvo contenido en el aire se introduzca al motor turbo-jet 188 y al generador 190.

Debido a que la configuración 176 se instala en un contenedor estándar de embarque 192, ésta puede transportarse por camión de remolque, barco o por aire con gran facilidad. Irradiador para Dispositivo Receptor de Correo Como se ilustra en la Figura 6, una configuración 200 práctica del irradiador intermitente de rayos X ubica el FXI 110 de la Figura 2 en un dispositivo receptor de correo.

En uso, una persona abre la puerta 226 como se muestra por la flecha en líneas interrumpidas 226a y coloca el correo u otros artículos 137 en la rampa de entrada 204. Cuando la puerta de entrada 226 se cierra, la puerta superior 208 hacia la cámara de irradiación 205 se abre como se muestra por la flecha en líneas interrumpidas 208a y el correo 137 cae hacia la cámara de irradiación 205, y después se cierra la puerta superior 208. El tubo de rayos X 110 gira y satura el correo 137 con radiación de rayos X de alta energía tal como la circundada en 136. Un monitor de dosificación 218 empotrado en la pared posterior de la cámara detecta la irradiación 136 y cuando la irradiación ha alcanzado un nivel satisfactorio, cierra el tubo de rayos X 110. La puerta inferior 210 hacia la cámara de irradiación 205 se abre entonces como se muestra por la flecha en líneas interrumpidas 210a y el correo esterilizado 137 cae hacia el contenedor de almacenamiento 220 inferior para esperar su recolección por el cartero. La puerta inferior 210 se cierra entonces y la configuración 200 se restablece para el siguiente uso.

La puerta superior 208 está articulada y se abre hacia arriba, mientras que la puerta inferior 210 está articulada y se abre hacia abajo mediante accionadores (no mostrados) . Existen sellos tanto en la puerta superior 208 como en la puerta inferior 210 que aseguran un sello hermético al aire cuando se cierra la puerta, para evitar que entren contaminantes biológicos al contenedor de almacenamiento 220. El contenedor de almacenamiento puede estar opcionalmente bajo una ligera presión positiva proporcionada por el presurizador 224 para evitar además una contaminación secundaria del correo. El correo esterilizado se retira de la gran puerta de acceso frontal 222.

Un suministro de energía de alto voltaje 130a, etc., proporciona los voltajes de operación para el tubo de rayos X 110. El tubo de rayos X 110 y la cámara de irradiación 205 están rodeados con escudos de radiación, el escudo frontal 212, el escudo posterior 216, escudos izquierdo y derecho (no mostrados) y puerta superior 208 y puerta inferior 210, que contienen protectores.

La circuitería de control mantendrá en cuarentena el correo u otros artículos 137 en la cámara de irradiación 205 si no se logra una dosis mínima preestablecida de rayos X 136, para evitar la contaminación del correo previamente esterilizado por cualquiera de varias razones. Una de tales razones sería la falla del sistema de irradiación, por cualquier razón. Otra razón es evitar que las biotoxinas contenidas en un paquete protegido se introduzcan al contenedor de almacenamiento .

El sistema completo puede alojarse en una caja que se asemeja a un buzón postal estándar, con rampas de correo verticales como las que se encuentran en edificios de oficinas y residenciales, o ranuras de correo como las que se encuentran en oficinas postales y otras ubicaciones.

FXI instalado en un Camión Una configuración práctica 290 del FXI es instalarlo sobre el lado inferior de un camión como se muestra en la Figura 7. Esta configuración permite una rápida descontaminación de la contaminación subterránea en el material 148 con rayos X 136. Esto es particularmente útil para remediar las fugas de tanques de gasolina y petróleo en estaciones de abasto de gasolina, refinerías y depósitos de almacenamiento .

En la Figura 7, un FXI 110 preferentemente plano, tal como el descrito en conexión con la Figura 2 anterior, se instala al lado inferior de un camión 292 de suficiente capacidad de contenido de carga. El FXI 110 se instala para permitir un suficiente desescombro del suelo cuando se conduce el camión. Los rayos X 136 provenientes de una superficie emisora de rayos X del ánodo (no mostrado) se extienden, típicamente por debajo de la profundidad mostrada, a través de un volumen de irradiación del material 148.

Para evitar que la radiación desviada se escape del FXI 110, puede instalarse un escudo de radiación multicapas flexible 234 alrededor de la periferia del FXI. Este escudo de radiación se produce de tiras sobrepuestas de un material ahulado que tiene un alto contenido de plomo, tungsteno, molibdeno o bismuto. Existe una pluralidad de capas de tales tiras dispuesta de tal manera que una capa cubra los pequeños espacios entre las tiras sobre la capa adyacente . Un escudo de radiación de este diseño es suficientemente flexible para permitir que el escudo se conforme a los obstáculos sin comprometer la integridad de radiación del sistema. El suministro de energía de alto voltaje 130, el generador 190 y el tanque de combustible 186 están instalados sobre el lecho del camión 292.

Sistema Subacuático de Irradiación Como se muestra en la Figura 8, una implementación práctica del FXI es una configuración a prueba de agua 240 diseñada para su operación sumergida en agua. Esta versión es particularmente útil en la descontaminación y la reparación de fondos de río y aguas costeras mediante el paso de rayos X hacia el material 148 que va a irradiarse. La Figura 8 muestra los rayos X 136 provenientes de una superficie emisora de rayos X del ánodo (no mostrado) extendidos, típicamente debajo de la profundidad mostrada, a través de un volumen de irradiación del material 148.

La radiación a alta intensidad degrada los contaminantes de hidrocarburo orgánicos en compuestos más benignos .

Un bote 242 contiene un generador 190, un tanque de combustible 186 y un suministro de energía de alto voltaje 130. Existe una grúa y malacate 246 instalados sobre el bote para permitir la elevación y el descenso del FXI a prueba de agua 310. Un cable 244 está conectado entre el malacate y grúa 246 y el FXI 310 para la elevación y el descenso del FXI 310, incluyendo la elevación total del mismo fuera del agua. El malacate y grúa es capaz de colocar el FXI 310 en la cubierta del bote 242. El FXI a prueba de agua 310 puede ser casi idéntico al FXI 110 plano estándar, excepto que éste tiene conexiones eléctricas totalmente a prueba de agua (no mostradas) .

Para evitar que la radiación desviada escape, existe un escudo de radiación multicapas 234 instalado alrededor de la periferia del FXI. Este escudo de radiación se produce de tiras sobrepuestas de un material ahulado que tiene un alto contenido de plomo, tungsteno, molibdeno o bismuto. Existe una pluralidad de capas de tales tiras dispuesta de tal manera que una capa cubra los pequeños espacios entre las tiras sobre la capa adyacente. Un escudo de radiación de este diseño es suficientemente flexible para permitir que se conforme a los obstáculos sin comprometer la integridad de radiación del sistema. El material ahulado no se daña por la exposición al agua.

FXI Esférico Es posible construir el FXI en una geometría esférica como se muestra en la Figura 9. Éste es similar en construcción a la versión de geometría cilindrica del tubo de rayos X 109 de la Figura 1, excepto que es curvo en dos dimensiones en lugar de una. La operación es la misma que la del FXI cilindrico.

Con referencia a la Figura 9, el FXI esférico 250 está contenido dentro de un alojamiento 252. Existe un cátodo esférico 258 que rodea concéntricamente una parrilla esférica 256, que a su vez rodea concéntricamente un ánodo esférico 254. El volumen interior del ánodo esférico 254 es el volumen de irradiación 278. Una conexión eléctrica al cátodo 258 se proporciona a través del orificio de alimentación 270 que contiene la terminal de cátodo 272 que proporciona una conexión hacia el cátodo 258. Se proporciona una conexión eléctrica a través del orificio de alimentación 266 para la parrilla 256 que contiene la terminal de parrilla 268 que proporciona una conexión a la parrilla 256. Se proporciona una conexión eléctrica a través del orificio de alimentación 262 para el ánodo que contiene la terminal de ánodo 264 que proporciona una conexión hacia el ánodo 254 a través de un cable de ánodo interno 260. Un tubo de entrada 274 proporciona un medio para introducir el material 148 que va a irradiarse hacia el volumen de irradiación 278 y un tubo de salida 276 proporciona un medio de egreso para los materiales que se han irradiado.

En operación, el cátodo 258 se carga por medio de un suministro de energía de alto voltaje externo 130a, 130b o 130c, etc. La parrilla 256 está conectada al cátodo 258 por medio de un resistor de polarización (no mostrado) para establecer una condición de distanciamiento . Cuando la terminal de parrilla 264 está a tierra, los electrones 134 fluyen hacia el ánodo 254. Cuando los electrones chocan con el ánodo 254, éstos producen un flujo de rayos X 136 en el volumen de irradiación 278. El ánodo 254 está conectado a tierra 164 por medio del cable de ánodo interno 260 y la terminal de ánodo 264 contenida dentro del orificio de alimentación 262 del ánodo. El volumen interior total del alojamiento 252 se mantiene a un vacío 132 típicamente de 1 x 10"9 Torr.

Otras Aplicaciones del Irradiador intermitente de rayos X En el caso de la bio-descontaminación, ninguna forma de vida puede soportar la exposición a la radiación a las energías y fluencias contempladas por el irradiador intermitente de rayos X. Un ejemplo de esto es la bacteria del ántrax (Bacillus Anthracis) . ' En años recientes, como resultado de los ataques con ántrax del 2001 en los Estados Unidos, el uso de la radiación de alta energía se ha convertido en el estándar para erradicar estas bacterias. La bacteria del ántrax se destruye con un 100% de conflabilidad a una dosis de 16 kiloGreys. La radiación de alta energía rompe los enlaces en la bacteria dando como resultado su destrucción. Estas bacterias se consideran las más resistentes de todas las bacterias conocidas, por tanto cualquier tratamiento que sea efectivo contra las mismas será también efectivo contra todas las demás .

El irradiador intermitente de rayos X utiliza este principio en la descomposición de compuestos orgánicos. Al romper los enlaces que mantienen unidos los orgánicos del complejo, estos compuestos pueden reducirse a compuestos más simples, menos peligrosos y mayormente benignos. Un ejemplo de esto se encuentra en la descomposición de dioxina, que conjuntamente con otros compuestos orgánicos superiores, ocasiona la polución de las vías fluviales. La dioxina es un compuesto orgánico heterocíclico con la fórmula química C H4O2. Su exposición a la radiación de alta energía la rompe a H20, C02 y HC1. El irradiador intermitente de rayos X también puede implementarse en un alojamiento subacuático y utilizarse para descontaminar fondos de río in situ (sin dragado) . La calidad de la reparación es significativamente mayor como resultado de la eliminación de la liberación de columnas de material contaminado por el proceso de dragado. Esterilización & Reparación Ambiental El irradiador intermitente de rayos X en diversas configuraciones puede utilizarse en áreas de descontaminación y reparación en aplicaciones tales como esterilización de agua, reparación in situ de suelos contaminados por hidrocarburos (tales como estaciones de gasolina) , descomposición segura de todo compuesto de hidrocarburo conocido, compuestos orgánicos volátiles (VOCs) , bifenilos policlorados (PCBs), dioxinas, tratamiento de desagües de aguas residuales, tratamiento de residuos de aguas de lluvia, reparación in situ de la contaminación en lechos dé ríos, tratamiento de corrientes de desechos médicos, limpieza de derrames de petróleo y químicos, residuos contaminados con tintes orgánicos, corrientes de desechos gaseosos contaminados tales como el aire de salida de instalaciones de investigación de peligro biológico y de hospitales que pueden contener especies altamente virulentas, descontaminación de corrales de granjas de peces, descontaminación del correo postal, descontaminación de corrientes de desechos de granjas de cría de animales, esterilización de agua potable, tratamiento de desechos del procesamiento de alimentos, esterilización de aguas de sentina de contenedores trasatlánticos para evitar la migración de especies biológicas foráneas, esterilización de productos médicos, esterilización de farmacéuticos, esterilización e grandes piscinas, esterilización de productos alimenticios, irradiación de plásticos y elastómeros para dispositivos electrónicos, reformación de productos de desecho.

Las aplicaciones pueden categorizarse además en las cuatro secciones principales de 1. Reparación de hidrocarburos, 2. Descontaminación, 3. Esterilización y 4. Fabricación . 1. Reparación de Hidrocarburos Suelos contaminados por hidrocarburos (tal como bajo estaciones de gasolina y refinerías) : Uno de los mayores problemas ambientales que enfrenta la comunidad global es la contaminación del suelo bajo las estaciones de gasolina, terminales petroleras o cualquier instalación que maneje petróleo, debido a tanques con fugas. Se gastan y se derrochan cientos de millones de dólares en los E.U. debido a las ineficientes técnicas de reparación actualmente disponibles. Se espera que un sistema portátil en base a la tecnología de irradiador intermitente de rayos X sea capaz de descomponer todos los hidrocarburos en el suelo ya sea in situ o excavados de una estación de gasolina promedio en menos de un día. Esto se compara favorablemente con la cantidad de tiempo, frecuentemente de meses a años, que toma actualmente lograr el mismo resultado, final . Esta reducción en el tiempo de reparación conduce a dramáticos ahorros en el costo efectivo para las estaciones de servicio, terminales petroleras o cualquier instalación que maneje petróleo. Existe una situación similar con la reparación in situ de lechos de río, o lechos marinos o lechos de lagos contaminados de aguas costeras.

Descomposición Segura de Hidrocarburos & Compuestos Orgánicos: La misma tecnología y equipo utilizados para suelos contaminados con hidrocarburos pueden utilizarse para descomponer todos los compuestos de hidrocarburo.

Componentes Orgánicos Volátiles: Los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) representan una gran clase regulada de contaminantes ambientales . El irradiador intermitente de rayos X descompone de manera segura los VOCs rápida y económicamente. Esta clase de contaminantes ambientales es muy grande dado que la U.S. Environmental Protection Agency (Agencia de protección ambiental de E.U.) ha reportado al menos 487 contaminantes.

Bifenilos Policlorados : Los bifenilos policlorados (PCBs) son otros contaminantes ambientales difíciles de manejar. Aunque ha existido un esfuerzo constante por retirar estos materiales del ambiente, los procedimientos son costosos y consumen tiempo. En muchos casos, se ha tomado la decisión de dejar los PCBs en su sitio dado que previamente no ha existido un método efectivo en costos para retirarlos y destruirlos. En ciertos casos, la tecnología de irradiador intermitente de rayos X puede destruir los PCBs in situ, una capacidad que nunca antes había estado disponible.

Dioxinas : La dioxina es un compuesto orgánico heterocíclico con la fórmula química C4H4O2. Las dioxinas son una serie de compuestos particularmente nocivos y tóxicos. Son generalmente subproductos de otros procesos orgánicos .

Intentos previos para destruir las dioxinas mediante incineración han producido su propio grupo de subproductos que son dañinos al ambiente. La literatura científica actual utiliza el nombre "dioxinas" comúnmente por simplificación para denotar los derivados clorados de dibenzo-p-dioxina, más precisamente las dibenzodioxinas policloradas (PCDDs) . Las dibenzodioxinas policloradas, que también pueden clasificarse en la familia de los compuestos orgánicos halogenados (halocarburos ) , han demostrado su bio-acumulación en humanos y en la vida silvestre debido a sus propiedades lipófilas (la capacidad de un compuesto químico para disolverse en grasas, aceites, lípidos y solventes no polares), y son conocidos teratógenos, mutágenos y carcinógenos. El proceso de irradiación intermitente de rayos X descompondrá eficientemente estas dioxinas en compuestos y gases inocuos . 2. Descontaminación Tratamiento de Desagüe de Aguas Residuales: Las plantas de tratamiento de aguas residuales no son completamente efectivas en el retiro de contaminantes orgánicos y biológicos . La mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales tienen alguna forma de proceso de tratamiento al final del ciclo del proceso para dirigirse a este problema. Muchas tecnologías conocidas tales como el tratamiento ultravioleta comúnmente utilizado son ineficientes en energía e intensivas en mantenimiento y ninguna logra la descontaminación total . Los sedimentos (desagüe de aguas residuales) contaminan el área en la cual se descargan. El irradiador intermitente de rayos X tiene la capacidad de resolver estos problemas esterilizando completamente el sedimento, mitigando así los problemas asociados con su desecho.

Tratamiento de Residuos de Aguas Pluviales: La U.S. Environmental Protection Agency (Agencia de protección ambiental de E.U.) ha dictaminado recientemente que todos los residuos de aguas pluviales se traten para retirar toda la contaminación biológica. Actualmente no existe la tecnología disponible para llevar a cabo eficientemente esta tarea. El irradiador intermitente de rayos X puede producirse en grandes cantidades a un costo suficientemente bajo para permitir que las municipalidades instalen esta tecnología para remediar este problema.

Tratamiento de Corrientes de Desechos Médicos : Debido a la capacidad del irradiador intermitente de rayos X para generar flujos de radiación en el rango de 16 kiloGreys por impulso, es práctico considerar el uso de esta tecnología para esterilizar corrientes de desechos de hospitales para eliminar completamente cualquier patógeno. Se anticipa que el uso de esta tecnología eliminaría la necesidad de manejo y desecho especiales de los desechos médicos.

Limpieza de Derrames de Petróleo y Químicos : Los procedimientos tradicionales para la limpieza de derrames de petróleo son relativamente burdos. Consisten en el uso de botavaras flotantes para contener el derrame y en el uso de botes de movimiento lento con sistemas especializados de recolección (espumaderas) para retirar el petróleo de la superficie del agua. Sin embargo, estos sistemas solamente tienen éxito si se aplican con prontitud y se utilizan en aguas tranquilas. Con velocidades de bombeo de 25,000 galones por minuto que permiten la limpieza, la alta capacidad de procesamiento del volumen del irradiador intermitente de rayos X cilindrico cambia el paradigma de la atenuación de derrames de petróleo y químicos .

Tratamiento de Residuos Contaminados de Tintes Orgánicos: Las fábricas que ya sea producen o utilizan tintes de base orgánica representan otra fuente de polución, lo cual en algunas áreas del mundo constituye la fuente de polución predominante. Debido a que estos tintes (principalmente utilizados en la coloración textil y en tintas de impresión) son hidrocarburos complejos, éstos pueden descomponerse fácilmente en compuestos seguros para su desecho.

Tratamiento de Corrientes de Desechos Gaseosos Contaminados Biológicamente: El aire de salida de instalaciones de investigación de peligro biológico y de salas infecciosas en hospitales contiene especies altamente virulentas que deben destruirse antes de que el aire se expulse hacia la atmósfera. La versión cilindrica de los irradiadores de rayos X intermitente cuando se acoplan con un sistema de manejo de aire de alta velocidad está bien adaptada para esta aplicación. El mismo sistema utilizado para el tratamiento de residuos de aguas pluviales y para aplicaciones similares puede utilizarse efectivamente para esta aplicación.

Descontaminación de Corrales de Granjas de Peces: Una novedosa aplicación para el irradiador intermitente de rayos X está en la esterilización del agua en corrales de granjas de peces. El alto rendimiento del irradiador intermitente de rayos X acoplado con su alta eficiencia de esterilización ofrece un medio para rescatar esta industria. Noruega ha tenido que detener su producción de salmón de granja debido a la contaminación del pez. El irradiador intermitente de rayos X acoplado con un eficiente sistema de bombeo de agua será efecti9vo para retirar los contaminantes biológicos, permitiendo a los granjeros producir un mayor rendimiento de peces sanos .

Descontaminación del Correo Postal: Después de los casos en E.U. de ántrax en el 2001 y el 2002, se percibió que el correo postal era extremadamente vulnerable a la contaminación biológica. Muchas instituciones en los É.U. ya han instalado sistemas de irradiación para descontaminar su correo postal de ingreso. Para lograr la descontaminación del correo, en la configuración plana del irradiador intermitente de rayos X, funciona mejor un irradiador de panel plano instalado sobre una banda transportadora. El panel puede ser de varios metros de ancho y la velocidad de la banda es alta. Esta aplicación es similar a la aplicación de irradiación de alimentos, es que la corriente de haz significativamente mayor de la tecnología de irradiación intermitente de rayos X permitirá un rendimiento sustancialmente mayor y menores costos de operación. Existen muchas instituciones que se beneficiarían de la adición de esta tecnología, tales como bancos, compañías de tarjetas de crédito, compañías aseguradoras u otras organizaciones que manejan grandes volúmenes de correo de ingreso.

Descontaminación de Corrientes de Desechos de Granjas de Cría de Animales: Una sola granja grande de cerdos con 500,000 cerdos, produce más desechos diariamente que la población de 10 millones en la isla de Manhattan completa en New York. En un tiempo, las granjas de cría se ubicaban en áreas remotas y los desechos ya sea se almacenaban en grandes contenedores de retención o se inyectaban al suelo. La expansión de las áreas urbanas ha comenzado a invadir las áreas en donde se ubican las granjas de cría. Los olores asociados con estas granjas son sustanciales y los riesgos a la salud son enormes. El potencial para la contaminación de aguas subterráneas por patógenos mortíferos que se introducen en las aguas subterráneas es una amenaza real . Muchas corrientes de desecho contaminadas con fosfato pueden tratarse utilizando el irradiador intermitente de rayos X. Ambos tipos del sistema de irradiación intermitente de rayos X, cilindrico y plano, serán útiles en este campo. El irradiador cilindrico se utilizará en instalaciones permanentes y portátiles. 3. Esterilización Esterilización de Agua Potable: La provisión de agua fresca limpia es un problema crítico en todos los países. La tecnología de irradiación intermitente de rayos X puede esterilizar el agua más efectivamente que las tecnologías de reparación con cloro y ultravioletas utilizadas actualmente. Su capacidad para procesar grandes volúmenes de agua y sus bajos requerimientos de mantenimiento la convierten en la tecnología preferida para el tratamiento del agua potable. El tubo a través del cual fluye el agua durante el ciclo de irradiación es una estructura inoxidable satisfaciendo así los requerimientos normativos para sistemas de agua potable. El irradiador intermitente de rayos X está disponible en tamaños estándar de hasta 1 metro de diámetro interno . Pueden adaptarse tamaños más grandes .

Procesamiento de Alimentos: La irradiación comercial de productos alimenticios es ya un proceso bien establecido. El irradiador intermitente de rayos X puede penetrar efectivamente en este mercado debido a su menor costo de operación y mayor rendimiento. Por ejemplo, los sistemas actuales que utilizan haces de electrón o rayos X pueden generar una corriente de haz de aproximadamente 2 amperios. En comparación, el sistema de irradiador intermitente de rayos X de similar tamaño producirá una' corriente de haz que excede los 20,000 amperios. Esto significa que el tiempo requerido para lograr el mismo nivel de procesamiento se queda corto por un factor de 10,000. Este factor, al combinarse con la conflabilidad significativamente mayor, resolverá el problema a un costo grandemente reducido.

Esterilización de Aguas de Sentina de Contenedores Trasatlánticos: A fin de evitar y tratar los efectos de la migración de especies biológicas foráneas hacia las aguas territoriales de cualquier otro país, el irradiador intermitente de rayos X puede instalarse en barcos cargueros. Esta es un área que ha recibido mucha atención en la comunidad ambiental . Los barcos cargueros que utilizan agua de mar para lastre se requieren, en los E.U. y en muchos países, para descontaminar el agua de lastre antes de verterla en el puerto de destino. Se ha probado que el vertido de lastre contaminado introduce especies foráneas dañinas de flora y fauna en las aguas de destino, con resultados devastadores. Por tanto, existe una gran necesidad de la tecnología de FXI .

Esterilización de Productos Médicos: Los instrumentos quirúrgicos, vendajes, suturas, equipos para procedimientos médicos y una amplia selección de otros productos médicos que se esterilizan rutinariamente mediante su exposición a cobalto60 pueden tratarse con el irradiador intermitente de rayos X. Los sistemas para esterilización con cobalto60 son caros y engorrosos. El irradiador intermitente de rayos X puede reemplazar a estos sistemas con menores costos tanto de instalación como de operación y con igual eficiencia de esterilización.

Esterilización de farmacéuticos: Las mismas técnicas para esterilización de productos médicos y otras aplicaciones en descontaminación biológica pueden aplicarse a la producción farmacéutica. Una amplia selección de productos farmacéuticos se esteriliza actualmente utilizando diversas fuentes de radiación y de haz de electrón. En esta aplicación, el irradiador intermitente de rayos X ofrece un rendimiento más alto y menores costos de operación e instalación que las tecnologías existentes.

Esterilización de Grandes Albercas: Las albercas están sometidas a un gran número de contaminantes biológicos que incluyen pero no se limitan a, orina, heces, sangre, otros fluidos corporales y otros contaminantes inconexos. Aunque se utiliza tradicionalmente el cloro para la descontaminación de albercas, éste es caro, emite un olor desagradable y los sistemas de suministro de cloro requieren un constante mantenimiento. Los nadadores frecuentemente encuentran ofensivo el olor residual del cloro, y los trajes de baño pueden descomponerse debido a la naturaleza acídica del agua de la alberca. Además, el ojo humano es susceptible a irritación extrema por cloro . Todos estos problemas pueden mitigarse mediante el uso de un irradiador intermitente de rayos X de alto rendimiento.

Esterilización de Productos Alimenticios: Los mismos argumentos para la esterilización de productos médicos y para otras aplicaciones de descontaminación biológica pueden aplicarse al procesamiento de productos alimenticios. La irradiación ha demostrado incrementar la vida en anaquel de los productos, eliminar la necesidad de refrigeración en algunos productos (mediante la destrucción de las bacterias que ocasionan el deterioro) e incrementarla seguridad de los alimentos empacados en general. El mismo conjunto de ventajas se aplica aquí como en otras aplicaciones: más alto rendimiento, menores costos de operación e instalación. 4. Fabricación Irradiación de Plásticos y Elastómeros para Dispositivos electrónicos: Existen muchas aplicaciones de plásticos irradiados en la fabricación de dispositivos electrónicos. La mayor aplicación es la producción de tubería de "contracción térmica" mediante polimerización cruzada inducida por radiación de rayos X. La tecnología de irradiador intermitente de rayos X puede permitir tasas de producción significativamente mayores mientras que reduce simultáneamente los costos de fabricación.

Reformación de Productos de Desecho: El irradiador intermitente de rayos X puede combatir la polución del aire ocasionada por los gases de combustión provenientes de plantas industriales . Los subproductos típicos de la descomposición de gases de combustión con el bióxido de azufre (S02) y los óxidos nitrosos (NOx) . El irradiador intermitente de rayos X es capaz de reformar ciertos productos de desecho, por ejemplo, desechos celulósicos, un subproducto de la fabricación de papel, en hidrocarburos de orden superior.

Necesidades Por Mucho Tiempo Percibidas pero Inadecuadamente Resueltas Muchas de las aplicaciones anteriores del irradiador de rayos X se refieren a áreas necesarias por mucho tiempo percibidas y sustanciales que carecen de una solución comparable a la del irradiador de rayos X. Por ejemplo, los problemas asociados con el uso del radioisótopo de cobalto60 para irradiación, como se mencionó anteriormente, persisten; y las fuentes convencionales de rayos X carecen de la fluencia necesaria para aplicaciones prácticas de esterilización, descontaminación, reparación ambiental fabricación.

Números de Referencia del Dibujo Figuras 1 y 2 Figura 1 Figura 2 Irradiador intermitente de rayos X 109 110 Cátodo 111 112 Parrilla 113 114 Cable eléctrico de parrilla 114a Ánodo 115 116 Región de sección delgada de ánodo 117 Orificio de alimentación de cátodo 118 Orificio de alimentación de parrilla 120 Escudo de radiación 122 Capacitor de almacenamiento de energía suplementaria 124a 124b Región circundada en la Figura 2 125 Reborde de tubo 126 Material fluente 128 128 Suministro de energía 130 Región de vacío 132 Electrones 134 Rayos X 136 Alojamiento 137 138 Cable eléctrico de cátodo 140 Cable eléctrico de parrilla 142 Soporte de cátodo Tubo 146 Material que va a irradiarse 148 Figura 1A Figura Cátodo 117 Electrones 134 Rayos X 136 Figura 2A Figura 2A Modificación de la región circundada en la Figura 2 125 Cátodo 112 Capacitor de almacenamiento de energía suplementaria 124b Electrones 134 Soporte de cátodo 144 Figura 3 Figura 3 Amplificador de voltaje en cascada 130a Triodo de emisión por campo de cátodo frío 150 (a, b, c, d, etc.) Capacitor de almacenamiento de energía 152 Capacitor de circuito 154 (a, b, c, d, etc.) Inductor 156 Resistor fijo 158 (a, b, c , d, etc . ) Resistor variable 160 (a, b, c, d, etc.) Terminal de entrada 162 Tierra 164 Tierra monitoreada 164a Derivador de medición de corriente 168 Terminal de salida de alto voltaje 170 Conexión de salida de derivador de corriente 171a Figuras 4A y 4B Figuras 4A y 4B Modulador de impulsos asincrono 130b (solo Figura 4A) Modulador de impulsos asincrono 130c (solo Figura 4B) Terminal de entrada 162 Terminal de salida de alto voltaje 170 Tierra 164 Tierra monitoreada 164a Capacitor de almacenamiento de energía 152 Capacitor de circuito 154 (a, b, c, d, etc . ) Capacitor variable 172a, 172b Resistor 158 (s, b, c, d, etc.) Derivador de medición de corriente 168 Transformador de impulsos 174 Triodo de emisión por campo de cátodo frío 150 (a, b, c, d, etc.) Conexiones de salida de derivador de corriente 171 b, c, d Figura 5 Figura 5 Configuración instalada en un vehículo 176 Irradiador intermitente de rayos X 178 Suministro de energía de alto voltaje 130 ("a" o "b") Venturi 180 Entrada de Venturi 182 Salida de Venturi 184 Tanque de combustible 186 Motor turbo-jet 188 Generador 190 Contenedor de embarque estándar 192 Salida de sistema 194 Dimensión 196 Rayos X 136 Dispositivo de paso de flujo de material 128 Material que va a irradiarse 148 Entrada de aire 198 Filtro de aire 199 Figura 6 Figura 6 Configuración 200 Alojamiento 202 Entrada de rampa de correo 204 Cámara de irradiación 205 FXI 206 Puerta superior 208 Puerta inferior 210 Escudo frontal 212 Escudo lateral 214 Escudo posterior 216 Monitor de dosificación 218 Contenedor de almacenamiento 220 Puerta de acceso 222 Presurizador 224 HVPS 130 Rayos X 136 Correo que se irradia 137 Puerta de entrada 226 Figura 7 Figura 7 Configuración 290 Camión o vehículo de oruga 292 FXI 110 HVPS 130 Rayos X 136 Escudo de radiación flexible 234 Generador 190 Tanque de combustible 186 Rayos X 136 Material que va a irradiarse 148 Figura 8 Figura 8 Configuración 240 Bote 242 Escudo de radiación flexible 234 Generador 190 Tanque de combustible 186 FXI en alojamiento subacuático 310 HVPS 130 Cable de interconexión 244 Grúa y malacate 246 Sistema de posicionamiento GPS 248 Rayos X 136 Material que va a irradiarse 148 Figura 9 Figura 9 FXI esférico 250 Alojamiento 252 Ánodo 254 Parrilla 256 Cátodo 258 Cable de ánodo interno 260 Orificio de alimentación de ánodo 262 Terminal de ánodo 264 Orificio de alimentación de parrilla 266 Terminal de parrilla 268 Orificio de alimentación de cátodo 270 Terminal de cátodo 272 Material que va a irradiarse 148 Vacío 132 ElectroOnes 134 Rayos X 136 Tubo de entrada 274 Tubo de salida 276 Volumen de irradiación 278 Escudo de radiación 280 HVPS 130 Tierra 164 Aunque la invención se ha descrito con respecto a modalidades específicas a modo de ilustración, los expertos en la técnica imaginarán muchas modificaciones y cambios. En consecuencia, debe entenderse que las reivindicaciones anexas pretenden cubrir todas tales modificaciones y cambios según recaigan en el alcance y espíritu de la invención.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para irradiación intermitente de rayos X de un material, que comprende: a) una fuente intermitente de rayos X comprendida de una fuente de disparador de electrones y un ánodo; b) comprendiendo la fuente de electrones una emisión por campo de cátodo frío que tiene una superficie emisora de electrones y una parrilla para controlar el flujo de electrones desde el cátodo hasta el ánodo; una conexión eléctrica para polarizar la parrilla; c) teniendo el ánodo una superficie principal receptora de electrones y una superficie principal opuestamente orientada emisora de rayos X; la superficie emisora de rayos X emite la radiación X en un volumen de irradiación; d) teniendo la superficie emisora de rayos X del ánodo primera y segunda dimensiones orientadas ortogonalmente de más de 2 milímetros cada una; e) un suministro de energía de impulsos de alto voltaje para proporcionar energía a la fuente intermitente de rayos X; f) la fuente de electrones, el ánodo y el suministro de energía de impulsos de alto voltaje se construyen a fin de crear una radiación X suficiente en dicho volumen de irradiación para lograr un nivel de irradiación de material deseado en dicho volumen suficiente para inducir un cambio en el estado de dicho material; y g) un alojamiento de vacío para el cátodo, la parrilla y el ánodo de la fuente intermitente de rayos X mantenido a un alto vacío; en donde h) las dimensiones lineales de la superficie emisora de electrones del cátodo y de la superficie principal receptora de electrones del ánodo, conjuntamente con el eje principal del ánodo, son aproximadamente iguales cuando el ánodo tiene una configuración alargada cilindrica; o i) la superficie emisora de electrones del cátodo y la superficie principal receptora de electrones del ánodo son aproximadamente del mismo tamaño cuando la superficie emisora de rayos X del ánodo se configura sin un ciclo cerrado y se configura a fin de evitar encerrar esa porción del volumen de irradiación normal a la superficie anterior.

2. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además medios para ocasionar que dicho material pase a través de dicho volumen de irradiación.

3. El aparato de la reivindicación 2, en donde: a) el ánodo tiene una configuración alargada cilindrica con un interior cilindrico, encontrándose dicho volumen de irradiación en el interior cilindrico de dicho ánodo; estando formado dicho ánodo de un tubo que tiene primero y segundo extremos relativamente gruesos entre cuyos extremos existe una región central integral relativamente delgada que contiene la superficie principal receptora de electrones; b) el cátodo tiene una configuración alargada cilindrica; c) la parrilla tiene una configuración cilindrica y actúa como una compuerta interpuesta entre dicho cátodo y dicho ánodo; y d) el cátodo es axialmente simétrico a y circunda dicho ánodo y dicha parrilla.

4. El aparato de la reivindicación 3 , en donde un capacitor de almacenamiento de energía suplementaria está colocado sobre el lado del cátodo orientado lejos de la parrilla; estando ubicado dicho capacitor dentro del alojamiento de vacío con el cátodo.

5. El aparato de la reivindicación 3, en donde: a) el medio para ocasionar que dicho material pase a través de dicho volumen de irradiación comprende una bomba de vacío instalada en un vehículo; y b) el suministro de energía de impulsos de alto voltaje tiene medios para su conexión a un generador eléctrico instalado en un vehículo.

6. El aparato de la reivindicación 5, en donde: c) el generador y la bomba de vacío se accionan mediante un motor turbo-jet; y d) el turbo-jet introduce el aire que fluye sobre el generador a fin de enfriar el generador.

7. El aparato de la reivindicación 6, en donde la bomba de vacío es una bomba Venturi.

8. El aparato de la reivindicación 1, en donde: a) la superficie emisora de rayos X del ánodo se configura sin un ciclo cerrado y se configura a fin de evitar encerrar esa porción del volumen de irradiación normal a la superficie anterior; y b) en donde un capacitor de almacenamiento de energía suplementaria está colocado sobre el lado del cátodo orientado lejos de la parrilla; estando ubicado dicho capacitor dentro del alojamiento de vacío con el cátodo.

9. El aparato de la reivindicación 2, en donde: a) la superficie emisora de rayos X del ánodo se configura sin un ciclo cerrado y se configura a fin de evitar encerrar esa porción del volumen de irradiación normal a la superficie anterior; y b) el medio para ocasionar que dicho material pase a través de dicho volumen de irradiación comprende un vehículo para transportar dicha fuente intermitente de rayos X de tal manera que ocasione que dicho volumen de irradiación pase a través del material in situ.

10. El aparato de la reivindicación 9, en donde el ánodo, la parrilla y el cátodo son planos.

11. El aparato de la reivindicación 9, en donde la fuente intermitente de rayos X está adaptada para su uso subacuático con dicha superficie emisora de rayos X predominantemente orientada hacia abajo.

12. El aparato de la reivindicación 11, en donde el medio para ocasionar que dicho material pase a través de dicho volumen de irradiación incluye medios para colocar vertical y horizontalmente dicha superficie emisora de rayos X arriba del material que va a irradiarse.

13. El aparato de la reivindicación 1, en donde: a) el ánodo tiene una configuración esférica, encontrándose dicho volumen de irradiación en el interior esférico de dicho ánodo; b) el cátodo tiene una configuración esférica; c) la parrilla tiene una configuración esférica y actúa como una compuerta interpuesta entre dicho cátodo y dicho ánodo; d) siendo el cátodo y la parrilla concéntricos a y circundando dicho ánodo; y e) teniendo el cátodo, el ánodo y la parrilla puertos de acceso para recibir un conducto para el transporte del material que va a irradiarse a través del mismo; estando los puertos de acceso para al menos el cátodo y la parrilla eléctricamente aislados de dicho conducto.

14. El aparato de la reivindicación 1, en donde el suministro de energía de impulsos de alto voltaje proporciona impulsos de alto voltaje en el rango de aproximadamente 1 a 100 nanosegundos .

15. El aparato de la reivindicación 2, en donde: a) la superficie emisora de rayos X del ánodo se configura sin un ciclo cerrado y se configura a fin de evitar encerrar esa porción del volumen de irradiación normal a la superficie anterior; y b) el medio para ocasionar que dicho material pase a través de dicho volumen de irradiación comprende una rampa para recibir artículos alimentados por gravedad; conteniendo la rampa dicha fuente intermitente de rayos X, teniendo caras laterales y teniendo puertas superior e inferior operables de manera alternada para recibir los artículos dentro del volumen de irradiación; y conteniendo el volumen de irradiación un sensor de dosificación para determinar cuándo se ha proporcionado una dosis suficiente de radiación X dentro del volumen de irradiación.

16. El aparato de la reivindicación 1, en donde la fuente de electrones se construye de tal manera que la fuente de electrones tiene la capacidad de lograr densidades de corriente de hasta 80,000 amperios por centímetro cuadrado.

17. El aparato de la reivindicación 1, en donde el suministro de energía de impulsos de alto voltaje tiene terminales de entrada y salida para proporcionar energía a la fuente intermitente de rayos X; una trayectoria de corriente principal dentro del suministro de energía, entre las terminales de entrada y salida, que incluye uno o más tubos de emisión por campo de cátodo frío.