RU10288U1 - Рентгеновская трубка (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Рентгеновская трубка, включающая вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий анодную трубу, в торце которой установлен анод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит установленную на анодной трубе магнитную фокусирующую систему, фокусное расстояние которой значительно превышает ее размер по продольной оси, анод выполнен плоским трехслойным, первый слой которого, обращенный к катодному узлу, представляет собой мишень, второй слой выполнен из рентгенопрозрачного материала, а третий слой выполнен рентгенонепрозрачным.2. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что анодная труба имеет как минимум с двух диаметрально противоположных сторон продольные рентгенопрозрачные участки.3. Трубка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что диаметр входного отверстия анодной трубы не превышает 2 мм.4. Трубка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что толщина рентгенопрозрачного слоя анода не превышает радиуса входного отверстия анодной трубы, а рентгенонепрозрачный слой анода имеет наружный диаметр, не превышающий диаметра входного отверстия анодной трубы.5. Трубка, включающий вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий анодную трубу, в торце которой установлен анод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит установленную на анодной трубу магнитную фокусирующую систему, фокусное расстояние которой значительно превышает ее размер по продольной оси, анод имеет прострельные участки исключительно на периферийной от оси части и выполнен в форме осесимметричного тела, имеющего плоское основание со стороны, обращенной к катодному узлу и сужающегося к оси как минимум с двух пр

Description

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА СВАРИАНТЪ)

Полезная модель относится к рентгеновской технике и может быть использована для просвечивания небольших по объему полостей.

Преимущественно полезная модель может быть использована в рентгенодиагностике для исследования внутренних органов человека, в частности при исследованиях ротовой полости с челюстей). Полезная модель может быть также использована для микродефектоскопии в судостроении, машиностроении, атомной энергетике и прочее, например, для контроля качества сварных соединений тонкостенных труб малого диаметра.

Лля просвечивания внутренних полостей наиболее широко используются рентгеновские трубки с вынесенным анодом.

Известна рентгеновская трубка СБыстров Ю.А.Иванов С.А. Ускорители и рентгеновские приборы. -М.: Высшая школа, 1976г, с. 158, содержащая стеоянный баллон, анодный узел с вынесенным анодом и катодный узел. Анодный узел воючает в себя полую анодную трубу, на закрытом торце которой установлен анод с мишенью прострельного типа. Трубка генерирует в направлении движения пучка электронов рентгеновское излучение, телесный угол раствора которого приближается к 2 стерадиан.

Такая конструкция позволяет выполнять лишь направленные

HOIJ 35/00

Прицельные .

Известна острофокусная рентгеновская трубка Патент СССР 664585, МКИ H01J 35/08, опубл. 25.05.731. которая В отличие от вьппеупомянутой трубки содержит анод, выполненный в виде объемного блока с полостью. Полость имеет Форму усеченного конуса, в меньшем основании которого размещена мишень прострельного типа, при зтом внутренняя поверхность анода представляет собой массивную мишень. Кроме того, устройство снабжено средством управления злектронным пучком, осушествлящим его фокусировку на внутреннюю поверхность анода, такая конструки.ия позволяет сформировать поток рентгеновского излучения в прямом направлении.

Однако конструкция не предусматривает средств для формирования выпуска потока излучения в направлении, противоположном направлению движения злектронов в трубке, а также в радиальном направлении- Тем самым трубка позволяет получать исключительно фронтальные снимки.

Известна рентгеновская трубка АС СССР 1046798. МКИ H01J 35/16, опубл. 07.10.83, в которой осуществляется выпуск потока рентгеновского излучения в направлении, перпендикулярном оси трубки. Это осуществляется за счет применения массивного анода, скощенного в направлении выходного рентгенопрозрачного окна, расположенного на боковой поверхности рентгенонепрозрачного корпуса трубки. Однако конструкция не позволяет осуществить выпуск излучения по оси трубки ни в прямом ни в противоположном направлении. Устройство может применяться для вьтолнения снимков лишь в радиальном направлении в области, ограниченной конусом с небольшим углом раствора и в случае просвечивания полостей позволяет снимать лишь отдельные участки боковым стенок последних.

в качестве прототипа выбрана рентгеновская трубка С АС СССР 1712984, МКИ Н01J 35/08, опубл. 15.02.921. Трубка содержит вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и вынесенный анодный узел, представляющий собой анодную трубу, выполненную из рентгенопрозрачного материала, в торце которой установлен анод с мишенью. Мишень имеет Форму конуса, вершина которого обращена к катоду. Электроны, эммитированные с поверхности катода, попадая на коническую поверхность, генерируют поток рентгеновского излучения, область распространения которого представляет собой тороид, а по отношению к оси трубки диаграмма направлености имеет диапазон углов от 45- Д0170-. Прототип позволяет осуществлять панорамные снимки в радиальном направлении и диорамные снимки в осевом направлении при разрешащей способности на уровне 0,5 -1,0 мм.

Однако существукгг значительные трудности при юстировке злектронно-оптической системы трубки. Трудности обусловлены значительной длиной анодной трубы, наличием острия (вершины конуса) в центре мишени и отсутствием средств для дополнительной фокусисювки. При таких конструктивных особенностях в реальных условиях эксплуатации трудно достигнуть гарантированного качества панорамных снимков вследствие расфокусировки и разъюстировки электронного пучка, в том числе искажения диаграммы направленности и неравномерного поля облучения.

Таким образом существует техническое противоречие: имеющиеся конструкции рентгеновских трубок обеспечивают либо возможность получения прицельных высококачественных рентгеновских снимков исключительно локальных областей исследуемого объекта, либо панорамных снимков, но с негарантированным качеством изображения и сравнительно невысокой разрешащей способностью.

в основу полезной модели поставлена задача устранить указанные недостатки прототипа и разрешить техническое противор эчие, т. е создать рентгеновскую трубку, позволявшую производить панорамные снимки при гарантированно высоком качестве изображений, в том числе с повыщенной разрешак111.ей способностью, составлявшей 0,1 -0,2 мм в щироком рабочем диапазоне изменения режимов съемки.

Поставленная задача по первому варианту полезной модели рэщается тем, что рентгеновская трубка, включающая вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий анодную трубу, в торце которой установлен анод, новым является то, что она дополнительно содержит установленную на анодной трубе магнитную фокусирующую систему. Фокусное расстояние которой значительно превышает ее 1жзмер по продольной оси, анод выполнен плоским трехслойным, первый слой которого, обращенный к катодному узлу, представляет собой мишень, второй слой выполнен из рентгенопрозрачного материала, а третий слой выполнен рентгенонепрозрачным.

В первом варианте полезной модели наилучший результат достигается в случае, когда толщина рентгенопрозрачного слоя анода не превыщает радиуса входного отверстия анодной трубы, а рентгенонепрозрачный слой анода имеет наружный диаметр, не превыщащий диаметра входного отверстия анодной трубы.

Поставленная задача решается по второму варианту тем, что рентгеновская трубка, воючащая вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий анодную трубу, в торце которой установлен анод, новым является то, что полезная модель дополнительно содержит установленную на анодной трубе магнитную (Юкусирущую систему, фокусное расстояние которой значительно превышает ее размер по продольной оси, анод имеет прострельные участки исоючительно на-периферийной от оси части и выполнен в форме осесимметричного тела, имеющего плоское основание со стороны, обращенной к катодному узлу, и сужащегося к оси как минимум с двух противоположных сторон.

В обоих вариантах полезной модели анодная труба может

быть вьтолнена целиком из рентгенопрозрачного материала, однако возможно ее выполнить таким образом, что она будет иметь продольные рентгенопрозрачные участки лишь с двух диаметрально п|Х)тивоположных сторон.

В обоих вариантах полезной модели наилучший результат достигается, когда диаметр входного отверстия анодной трубы не превышает 2 мм.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлено: Фиг.1 - продольный разрез заявляемой рентгеновской трубки. Фиг. 2 - продольный разрез анода по первому варианту полезной модели, Фиг.З - поперечный разрез анода (сечение на Фиг.2), Фиг.4 продольный разрез анода по второму варианту полезной модели. Фиг. 5 - анод по второму варианту полезной модели, вид с торца.

Рентгеновская трубка состоит из металлостеклянного или металлокерамического баллона 1 с размещенным в нем катодным узлом 2. К торцевой части баллона присоединен анодный узел, воючащий анодную трубу 3. Анодная труба 3 может быть выполнена полностью из рентгенопрозрачного материала, например, алюминия. Однако анодная труба может быть выполнена из рентге но не прозрачно го матешала, например, нержавещей стали, но ПРИ зтом иметь как минимум с двух диаметрально противоположных сторон продольные рентгенопрозрачные участки 4 С Фиг.З). В зависимости от параметров трубки диаметр входного отвер« стия анодной трубы 3 может составлять 1,6- 2,0 мм. На анодную трубу 3 надета магнитная Фокусирущая система 5, изготовленная, например, на основе кольцевых ферритовых магнитов или электромагнитов. Июкусное расстояние магнитной Фокусирующей системы 5 в примерно на порядок больше, чем ее размер по продольной оси, т.е. ее длины. Внутри анодной трубы в торцевой части расположен анод. По первому варианту полезной модели СФйг.25 анод выполнен плоским трехслойным. Первый слой 6, обращенный к катодному узлу 2, представляет собой собственно мишень и выполнен, например, из вольфрама или другого материала с большим порядковым номером. Второй СЛОЙ 7 анода выполнен из рентгенопрозрачного материала, например, алюминия, и в частном случае может являться торцевой частью анодной трубы, его толшина не превышает радиуса входного отверствия анодной трубы. Третий (наружный СЛОЙ 8 анода выполнен ренгенонепрозрачным, например, из свинца. Его толшина в применяемых диапазонах напряжений и мощности на трубке должна составлять не менее 2-3-х мм. По второму варианту полезной модели с Фиг.43 анод выполнен в форме осесимметричного тела 9. Его плоское основание обращено в сторону катодного узла 2, т.е. внутрь трубки, с противополошой стороны тело может иметь различную Форму, например, в виде клина, конуса, усеченного конуса, пирамиды, усеченной пирамиды, шарового сегмента или различных комбинаций

перечисленный объемньк Фигур. Один из возможным примеров выполнения представлен на Фиг.З. Во всем случаях непременным условием является следующее: анод должен иметь Форму осесимметричного тела, которое со стороны, противоположной основанию, сужается к оси как минимум с двух диаметрально противоположных сторон. При этом анод должен иметь рентгенопрозрачные участки исоючительно на периферии по отношению к оси.

Полезная модель работает следующим образом.

Эммитированные электроны, предварительно сОРокусированные электронно-оптической системой вблизи катодного узла ускоряются полем анода, дополнительно фокусируются посредством кйгнитной Фокусирущей системы и переносятся на анод. Ускоренные электрэны тормозятся мишенью анода. В процессе торможения генерируется рентгеновское излучение.

По первому варианту полезной модели в том случае, когда толщина шшени такова, что она служит мишенью прострельного типа, диаграмма направленности излучения характеризуется кривой 10, являющейся суммой двух кривых 11, 12. Максимально возможнный угол раствора диаграммы направленности в осевом (продольном) направлении составляет 170--175-. В случае, когда толщина мишени такова, что она служит мишенью массивного типа, диаграмма направленности излучения характеризуется крив(;й 11. Максимально возможный угол раствора диаграммы направленности в осевом (продольном) направлении составляет 80-85-. Конкретные значения углов в обоих случаях исполнения мишени определяются соотношением толщин и диаметров слоев анода и диаметром входного отверстия анодной трубы.

По второму варианту полезной модели кривая диаграммы направленности определяется формой и соотношением размеров Формообразущих злементов анода 9. Периферийные прострелъные участки позволяют получить диаграмму направленности, характеризущуюся кривой 13, аналогичной кривой 10 на Фиг. 2

Б обоих вариантах исполнения полезной модели, в том случае, когда анодная труба выполнена из рентгенопрозрачного маТ1: риала устройство генерирует поток рентгеновского излучения, область распространения которого представляет собой тюроид. Форма осевого сечения тороида зависит от конкретного варианта выполнения анода. Это позволяет получать снижи панорамные в радиальном направлении и диорамные в осевом.

В случае, когда анодная труба имеет лишь отдельные продольные рентгенопрозрачные участки излучение, соответственно, распространяется в виде объемных веерных пучков. Это позволяет выполнять как в радиальном так и в осевом направлении диорамные снимки.

в отличие от прототипа, в котором мишень обращена к катоднощ узлу острием и отсутствуют средства дополнительной Фокусировки, в заявляемом устройстве анод обращен к катодному узлу плоскостью, а на анодную трубу надета магнитная Фокусирующая система, в такой конструкции обеспеч9ние высокого качества и высокой разрешающей способности панорамных и диорамных снимков не зависит от точности юстировки электронного пучка.

Как известно разрешащая способность определяется минимальным размером фокусного пятна. В предполагаемых областях применения заявляемой трубки, в частности в медицине, требуемая минимальная разрешащая способность составляет ОЛ-0,2 мм. Она определяется минимальным размером деталей диагностируемого объекта, например, толщиной корвикального слоя и костных балок, шириной периодонтальной щели и т.д. Такого же уровня разрешающей способности достаточно для промышленного рентгеновского просвечивания многих технических объектов, содержащих конструктивные полости относительно небольшого размера. Например, заявляемое устройство применимо для просвечивания кольцевых сварных швов, а также мест торцевой заделки труб в трубных досках. Для обеспечения заявляемой разрешающей способности при выполнении пространственных снимков необходимо обеспечить размер фокусного пятна, диаметром не более 100 -150 мкм.

Авторами экспериментально установлено, что для практического использования устройства длина анодной трубы должна составлять не менее 130 мм. Также установлено, что для Формирования электронного потока указанной длины с диаметром поперечного сечения в плоскости мишени 100-150 мкм диаметр входкого отверстия анодной трубы должен составлять не более 2 мм. При этом наличие ренгенонепрозрачного участка в приосевой части анода и его поперечный размер С либо рентгенонепрозрачный слой - по первому вариант полезная модели, либо массивная центральная часть анода по второму варианту) позволяет сформировать поток рентгеновсого излучения заданной диаграммы направленности. Кроме того, рентгенонепрозрачные участки экранируя неиспользуемую часть потока рентгеновского излучения значительно уменьшают фоновую засветку картин просвечивания рассеянным излучением, что повьшает контрастность снимков.

Ниже приводятся конкретные примеры применения заявляемого устройства.

Пример 1.

При шдмцинской диагностике в области челюстно-лицевой

хирургии для получения интрооральнык снимков полости рта используется рентгеновская трубка, выполненная согласно первому варианту полезной модели с анодом, представленным на Фиг.2 с мишенью прострельного типа. Мощность трубки до 10 Вт. Анодная труба изготовлена из алюминия, ее длина составляет 130 мм, диаметр ее входного отверстия - 1,6 мм, а толщина торцевой части С толщина рентгенопрозрачного слоя анода) - 0,8 мм. С наружной части торца анодной трубы закреплена свинцовая пластина диаметром 1,6 мм и толщиной 2 мм. На анодной трубе вблизи вакуумного баллона располо}| на магнитная Июкусирущая

CMCTGMa, состоящая из двух кольцевых ферритовых магнитов (короткая магнитная линзах

Ренгеновская трубка позволяет получить высококачественные панорамные в радиальной плоскости и/или диорамные в осевой плоскости снимки, включающие все зубы обеих челюстей вплоть до мыщелковых суставов. Устройство обеспечивает во всем рабочем диапазоне разрешающую способность на уровне ОЛ ш, достаточную для диагностирования всех известных клинических случаев современной челюстно-лицевой хирургии.

Аналогичный результат достигается при использовании полезной модели по второму варианту с анодом, например, по Фиг. 4.

Пример 2.

Для стоматологических интрооральных исследований используется рентгеновская трубка, аналогичная описанной в Примере 1, отличающаяся лишь тем, что на анодной трубе, выполненой из алюминия, снаружи на двух диаметрально противоположных сторонах закреплены продольные свинцовые пластины. Качество и разрешающая способность аналогичны описанным в Примере 1. Трубка позволяет получить снимки обеих челюстей вплоть до мыщелковых суставов. В том случае, когда достаточно получить снимки только полного зубного ряда обеих челюстей, т.е. сузить поле облучения, в конструкции анода по Фиг. 2 используется массивная мишень.

Дополнительным преимуществом конструкции, имещей рентгенонепрозрачные участки анодной трубы и собственно анода является максимально возможное уменьшение лучевой нагрузки на пациента и медперсонал при организации диагностических исследований.

Пример 3Для промышленного просвечивания сварных швов заделки труб в трубных досках С судостроение, теплотехника, энергетика и т. д. с целью обеспечения необходимой просвечиващей способности применяют рентгеновские трубки мощностью от 100 до 500 Вт. Диаграмма направленности для таких исследований может быть сужена и соответствовать кривой 11 на Фиг. 2. Применяется трубка по первому варианту с массивной мишенью. Материалы, используемые в конструкции анодной трубы, анода и магнитная фокусирущая система те же, что в Примере 1. Конструкция имеет следущие характерные размеры: длина - анодной трубы -150 мм, диаметр ее входного отверстия - 2 мм, толщина тоцевой стенки анодной трубы - 1 мм, диаметр рентгенонепрозрачного слоя - 2 мм.

трубка позволяет получать панорамные снимки кольцевых сварных швов мест заделки алюминиевых, титановых, стальных и т.д. труб диаметром от 10 до 150 мм и выше, если зто целесообразно. При этом обеспечивается разрешающая способность не куш 0,1 мм и чувствительность контроля не хуже 0,5 %.

Claims (7)

1. Рентгеновская трубка, включающая вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий анодную трубу, в торце которой установлен анод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит установленную на анодной трубе магнитную фокусирующую систему, фокусное расстояние которой значительно превышает ее размер по продольной оси, анод выполнен плоским трехслойным, первый слой которого, обращенный к катодному узлу, представляет собой мишень, второй слой выполнен из рентгенопрозрачного материала, а третий слой выполнен рентгенонепрозрачным.

2. Трубка по п.1, отличающаяся тем, что анодная труба имеет как минимум с двух диаметрально противоположных сторон продольные рентгенопрозрачные участки.

3. Трубка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что диаметр входного отверстия анодной трубы не превышает 2 мм.

4. Трубка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что толщина рентгенопрозрачного слоя анода не превышает радиуса входного отверстия анодной трубы, а рентгенонепрозрачный слой анода имеет наружный диаметр, не превышающий диаметра входного отверстия анодной трубы.

5. Трубка, включающий вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий анодную трубу, в торце которой установлен анод, отличающаяся тем, что дополнительно содержит установленную на анодной трубу магнитную фокусирующую систему, фокусное расстояние которой значительно превышает ее размер по продольной оси, анод имеет прострельные участки исключительно на периферийной от оси части и выполнен в форме осесимметричного тела, имеющего плоское основание со стороны, обращенной к катодному узлу и сужающегося к оси как минимум с двух противоположных сторон.

6. Трубка по п.5, отличающаяся тем, что анодная труба имеет как минимум с двух диаметрально противоположных сторон продольные рентгенопрозрачные участки.

7. Трубка по пп.5 и 6, отличающаяся тем, что диаметр входного отверстия анодной трубы не превышает 2 мм.