RU17378U1 - Рентгеновская трубка - Google Patents

Description

РЕНТГЕНОВС1САЯ ТРУБКА

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 зубочелюстной системы. Полезная модель может бьггь также использована для микродефектоскопии в судостроении, машиностроении, атомной энергетике и прочее, например, для контроля качества сварных соединений тонкостенных труб малого диаметра.

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

Известна рентгеновская трубка Быстров Ю.А., Иванов С.Д., «Ускорители и рентгеновские приборы, М.: Высшая школа, 1976г, с. 158, содержащая стеклянный баллон, анодный узел с вынесенным анодом и катодный узел. Анодный узел включает 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 я стерадиан.

В дентальной рентгенографии такая конструкщ1я позволяет выполнять исключительно направленные прицельные снимки зубов или отдельных участков челюстей.

Однако конструкция не предусматривает средств для формирования выпуска потока излучения в направлении, противоположном направлению движения электронов в трубке, а также в радиальном направлении.

Известна рентгеновская трубка АС СССР 1046798, МКИ П0и35/16, опубл. 07.10.83, в которой осуществляется выпуск потока рентгеновского излучения в направлении, перпендикулярном оси трубки. Это осуществляется за счет применения массивного анода, скошенного 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

но и 35/00

выполнения снимков лишь в радиальном направлении в области, ограниченной конусом с небольшим углом раствора и, в просвечивания ротовой полости, позволяет снимать также лишь отдельные участки верхней и нижней челюстей.

В качестве прототипа выбрана рентгеновская трубка Новосельцева А.С., Потрахов Н.Н. Рентегновская трубка с коническим анодом для микродефектоскопии. //Изв. ТЭТУ. - С.-Пб: СПбГЭТУ, 1993, вып. 455, с. 2225.. Трубка содержит вакуумный баллон с размешенным в нем катодным узлом и вынесенный анодный узел, представляюший собой анодную трубу, выполненную из рентгенопрозрачного материала, в торце которой установлен анод с мишенью. На анодную трубу надета короткая магнитная фокусируюшая система, т.е. фокусирующая система, фокусное расстояние которой значительно превышает ее длину. Мишень имеет форму конуса, вершина которого обращена к катоду. Электроны, эммитированные с поверхности катода, попадая на вершину конуса, генерируют поток рентгеновского излучения, область распространения которого представляет собой тороид, а по отношению к оси трубки диаграмма направленности имеет диапазон углов от 45° до 170°.

Нрототип позволяет выполнять лишь панорамные дентальные снимки в радиальном направлении. Однако существуют значительные трудности при юстировке электронно-оптической системы трубки. Трудности обусловлены значительной длиной анодной трубы, наличием острия (вершины конуса) в центре мишени и отсутствием средств для дополнительной фокусировки. При таких конструктивных особенностях в реальных условиях эксплуатации трудно достигнуть гарантированного качества панорамных снимков вследствие расфокусировки и разъюстировки электронного пучка, что приводит к искажению диаграммы направленности и неравномерному полю облучения.

Таким образом сушествует техническое противоречие: имеюшиеся 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 разрешающей способностью.

в основу полезной модели поставлена задача устранить указанные недостатки прототрша и разрешить техническое противоречие, т.е. при гарантированно высоком качестве изображений создать рентгеновскую трубку, позволяющую вьтолнять как прицельные снимки, так и панорамные снимки, в том числе с повышенной разрешающей способностью в широком рабочем диапазоне изменения режимов сьемки.

Поставленная задача решается тем, что в рентгеновской трубке, включающей вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий анодную трубу, в торце которой установлен анод, а на ретгенопрозрачной анодной трубе установлена магнитная фокусирующая система, фокусное расстояние которой значительно превышает ее размер по продольной оси, новым является то, что анод выполнен в форме полусферы, двухслойным, первый слой которого, обращенный к катодному узлу, представляет собой мишень, второй слой выполнен из рентгенопрозрачного материала.

Наилучший результат достигается в случае, когда толщина мишени не превышает 0,,7 длины пробега электронов в материале мишени при максимальном анодном напряжении на рентгеновской трубке.

Анодная труба может быть выполнена целиком из рентгенопрозрачного материала. Однако возможно ее выполнить таким образом, что она будет иметь продольные рентгенопрозрачные участки лишь с двух диаметрально противоположных сторон.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлено: Фиг.1 - продольный разрез заявляемой рентгеновской трубки. Фиг.2 продольный разрез анода, Фиг.З - поперечный разрез анода (сечение А-А на Фиг.2), Фиг.4 - диаграмма направленности излучения полезной модели. Фиг. 5 геометрическая схема съемки для вьшюлнения панорамных дентальных снимков. Фиг. 6 - геометрическая схема сьемки для выполнения прицельных дентальных снимков.

Рентгеновская трубка состоит из металлостеклянного или металлокерамического баллона 1 с размещенным в нем катодным узлом 2. К торцевой части баллона присоединен анодный узел, включающий анодную трубу 3. Анодная труба 3 может быть выполнена полностью из

рентгенопрозрачного материала, например, алюминия. Однако анодная труба может быть выполнена из рентгенонепрозрачного материала, например, нержавеющей стали, но при этом иметь как минимум с двух диаметрально противоположных сторон продольные рентгенопрозрачные участки 4 ( Фиг.З). На анодную трубу 3 надета магнитная фокусирующая система 5, изготовленная, например, на основе кольцевых ферритовых магнитов или электромагнитов. Фокусное расстояние магнитной фокусирующей системы 5 в примерно на порядок больще, чем ее размер по продольной оси, т.е. ее длины. Внутри анодной трубы в торцевой части расположен анод. Анод (Фиг.2) вьшолнен в форме полусферы двухслойным. Первый слой 6,обращенный к катодному узлу 2, представляет собой собственно мишень и выполнен, например, из вольфрама или другого материала с больщим порядковым номером. Мищень изготавливается по специальной технологии, например, методом вакуумного напыления, гальванического осаждения, ионного легирования и т.д. В зависимости от параметров трубки толщина мишени может составлять мкм. Второй слой 7 анода выполнен из рентгенопрозрачного материала, например, алюминия, и в частном случае может являться торцевой частью анодной трубы полусферой, радиус R полусферы равен радиусу анодной трубы.

Полезная модель работает следующим образом:

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

Поскольку толщина мищени такова, что она служит мишенью прострельного типа, диаграмма направленности излучения характеризуется кривой 8, являющейся суммой двух кривых 9, 10.

В том случае, когда анодная труба вьшолнена из рентгенопрозрачного материала сферическая форма анода позволяет генерировать поток рентгеновского излучения, область распространения которого представляет собой тороид, по форме близкий к шару, что в свою очередь позволяет получать как прицельные дентальные снимки (используется передний на Фиг. 4

лепесток 10 диаграммы направленности излучения), так и панорамные дентальные снимки (используется задний на Фиг.4 лепесток 9 диаграммы направленности излучения).

В случае, когда анодная труба имеет лишь отдельные продольные рентгенопрозрачные участки задняя составляющая 9 наФиг.4 часть тороида 8 превращается в два боковых объемных веерных пучка. Это позволяет при выполнении панорамных дентальных снимков просвечивать лишь зубы, и исключить прямое облучение корня языка, щитовидной железы, глаз, головного мозга и т.д.

В отличие от прототипа, в котором мищень обращена к катодному узлу плоскостью, в заявляемом устройстве анод обращен к катодному узлу практически. В такой конструкции обеспечение высокого качества и высокой разрешающей способности прицельных и панорамных снимков практически не зависит от точности юстировки электронного пучка. Как известно разрешающая способность определяется минимальным размером фокусного пятна. В предполагаемых областях применения заявляемой трубки, в частности в медицине, требуемая минимальная разрешающая способность составляет О, 10, 2мм. 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. При этом наличие ренгенонепрозрачного участка в при осевой части анода и его форма позволяет сформировать поток рентгеновского излучения заданной диаграммы направленности. Кроме того, рентгенонепрозрачные участки, экранируя неиспользуемую часть потока рентгеновского излучения, значительно уменьщают фоновую засветку картин просвечивания рассеянным излучением, что повышает контрастность снимков.

Ниже приводятся конкретные примеры применения заявляемого устройства.

Пример 1

При медицинской диагностике в области челюстно-лицевой хирургии для получения снимков полости рта используется заявляемая рентгеновская трубка, выполненная по схеме съемки наФиг.5. Мощность трубки до 10 Вт.

Анодная труба изготовлена из алюминия, ее длина составляет 130 мм, ее диаметр 12 мм, а толщина торцевой части (толщина рентгенопрозрачного слоя анода) 0,8 мм. На анодной трубе вблизи вакуумного баллона расположена магнитная фокусирующая система, состоящая из двух кольцевых ферритовых магнитов (короткая магнитная линза).

Рентгеновская трубка позволяет получить высококачественные панорамные в радиальной плоскости, включающие все зубы 13обеих челюстей вплоть до мыщелковых суставов. Устройство обеспечивает во всем рабочем диапазоне разрешающую способность на уровне 0,1 мм, достаточную для диагностирования всех известных клинических случаев современной челюстнолицевой хирургии.

Для исключения облучения тканей головы передним лепестком 8 диаграммы направленности излучения 12 на торце анодной трубы с наружной стороны симметрично продольной оси трубки крепится свинцовый диск 14 диаметром 6 мм, толщиной 1 мм.

Пример 2

В том случае, когда достаточно получить снимки только полного зубного ряда обеих челюстей, т.е. сузить поле облучения с целью максимально возможного уменьшения лучевой нагрузки на пациента и медперсонал для стоматологических интраоральных исследований используется рентгеновская трубка, аналогичная описанной в Примере 1, отличающаяся лишь тем, что на анодной трубе, выполненной 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.

Пример 3

Для вьшолнения высококачественных прицельных снимков отдельных зубов 13 для исследований используется рентгеновская трубка, описанная в примере 1. Трубка отличается лишь тем, что на анодной трубе снаружи закреплена свинцовая труба 11 длиной 130 мм, толщина стенок 1 мм.

u((/M

Claims (2)

1. Рентгеновская трубка, включающая вакуумный баллон с размещенным в нем катодным узлом и анодный узел, содержащий рентгенопрозрачную анодную трубу, в торце которой установлен анод и на анодную трубу дополнительно установлена магнитная фокусирующая система, фокусное расстояние которой значительно превышает ее размер по продольной оси, отличающаяся тем, что анод выполнен двухслойным в форме полусферы, первый слой которого, обращенный к катодному узлу, представляет собой мишень, второй слой выполнен из рентгенопрозрачного материала.

2. Рентгеновская трубка по п. 1, отличающаяся тем, что анодная труба выполнена из рентгенонепрозрачного материала и имеет как минимум с двух диаметрально противоположных сторон продольные рентгенопрозрачные участки.