RU1793491C - Рентгеновска трубка - Google Patents

Abstract

Использование: в рентгенотехнике. Сущность изобретени : трубка включает в себ  вакуумную оболочку 1 с вынесенным анодом 4, содержащим пролетную трубу 5 с длинной магнитной линзой 6, надетой на нее, и узел 7 мишени с выходным окном 8, при этом пролётна  труба 5 выполнена гибкой, а длинна  магнитна  линза 6 выполнена , например, в виде соленоида, размещённого вдоль пролетной трубы 5. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

1, Л

I Y/

4tl . JH .4 ЛЧ . Л « 3 Фиг/

Изобретение относитс  к рентгеновской технике и может быть использовано дл  просвечивани  небольших по объему полостей, то есть в тех случа х, когда дл  обеспечени  эффективного исследовани , источник рентгеновского излучени  требуетс  располагать внутри исследуемой полости .

Преимущественно изобретение может быть использовано в рентгенодиагностике, дл  исследований внутренних органов человека . Кроме того, изобретение может быть также использовано дл  микродефектоскопии в судостроении, машиностроении, атомной энергетике и прочее, например, дл  контрол  качества сварных соединений тонкостенных труб малого диаметра.

Известна рентгеновска  трубка, содержаща  вакуумную оболочку в виде стекл нной трубы, и катодный и анодный узлы, расположенные в баллоне по его торцам 1, 2. Анодный узел в данной рентгеновской трубке выполнен в виде металлического стакана , закрепленного на одном из торцов баллона. Выходное окно анодного узла, через которое выводитс  рентгеновское излучение , образовано стенкой стекл нного .баллона, .

Основным недостатком такой рентгеновской трубки  вл ютс  большие размеры анодного узла, в частности тот факт, что вывод рентгеновского излучени  осуществл етс  через стенки стекл нного баллона, увеличенные размеры которого обусловлены тем, что он выполн ет роль высоковольтного изол тора, рассчитанного на полное рабочее напр жение рентгеновской трубки. Вследствие этого весьма трудно, а часто и невозможно обеспечить такой рентгено- вской трубкой оптимальную геометрию съемки указанных выше объектов. Съемка производитс , как правило, с внешней стороны от исследуемой полости, через ртенки объекта, или через неоправданно большое количество балласта, что обуславливает невысокое качество снимков и существенные сложности при их расшифровке, В частности , исследование внутренних органов человека с помощью такой рентгеновской трубки может осуществл тьс  только извне. При этом при пр мом просвечивании, как правило, происходит затенение исследуемого органа близлежащими органами, не  вл ющимис  объектом исследований, но наход щимис  на пути прохождени  пучка рентгеновского излучени .

Неоптимальна  геометри  съемки, а именно увеличенные рассто ни  между источником излучени , объектом исследований и рентгеновской пленкой приводит к

невысокой резкости получаемых снимков. При просвечивании же по принципу томографии , дающему более высокое качество ис- следований, требуетс  использование

весьма сложного и дорогосто щего дополнительного оборудовани .

Наиболее близка к предлагаемой рентгеновска  трубка, включающа  в себ  вакуумную оболочку, соединенную с полым

0 вынесенным анодом, содержащим пролетную трубу с соосной ей прот женной магнитной линзой, вдоль нее, и узел мишени, а также катодный узел в вакуумной оболочке. В данном техническом решении выне5 сенный анод представл ет собой трубку, котора  через фланец закреплена на вакуумной оболочке в виде стекл нного баллона и служит одновременно пролетной трубой анода. Магнитна  линза расположе0 на соосно с пролетной трубой. Мишень закреплена в торцовой части трубки. Така  рентгеновска  трубка, в отличие от вышеописанной , имеет маленькие поперечные размеры анода, что позвол ет помещать та5 кой анод непосредственно в небольшие полости , что повышает качество получаемых снимков и расшир ет круг возможных исс- ледований. В частности, возможно осуществл ть облучение пациента изнутри.

0 Магнитна  линза, надета  на пролетную трубу, обеспечивает малые размеры фокусного п тна пучка электронов на мишени, что повышает качество (информативность) получаемых снимков. Однако такие рентгено5 вские трубки могут быть использованы дл  исследовани  только тех объектов, к полост м которых имеетс  пр молинейный проход , т.е. когда не требуетс  изменени  конфигурации (изгиба) пролетной трубы дл 

0 введени  вынесенного анода в полость екта. : . - : . .-

Например, в медицине такие рентгеновские трубки могут быть использованы дл  исследовани  таких органов, доступ к ко5 торым достаточно npoct, а именно в стоматологии - дл  исследований челюстей

пациента, в гинекологии. Введение же вынесенного анода во внутренние полости человека дл  исследований таких его орга0 нов, как пищевод, желудок, легкие и пр., как правило/сопровождаетс  изменением конфигурации пролетной трубы, в частности, ее изгибом. Изгиб анода в прототипе невозможен, поскольку элек5 троны, эмиттированные катодом и ускоренные полем анода, будут оседать на стенке пролетной трубы в месте ее изгиба , а не попадать на мишень, и генерации рентгеновского излучени  с мишени практически не будет.

Цель изобретени  - расширение возможностей применени .

Дл  достижени  указанной цели в рентгеновской трубке, включающей в себ  вакуумную оболочку с вынесенным анодом, содержащим пролетную трубу с магнитной линзой, надетой на нее, и узел мишени с выходным окном, пролетна  труба выполнена гибкой, а магнитна  линза выполнена длинной, например, в виде соленоида, размещенного вдоль пролетной трубы.

Соленоид создает внутри пролетной трубы магнитное поле, которое транспортирует и направл ет пучок электронов вдоль оси соленоида и, соответственно, вдоль оси пролетной трубы. При искривлении пролетной трубы электроны движутс  внутри нее по лини м магнитного пол  соленоида (как бы навива сь на них) и попадают на мишень , генериру  рентгеновское излучение. Таким образом, наличие соленоида позвол ет получать генерацию рентгеновского излучени  при изогнутой пролетной трубе, что существенно расшир ет возможные области применени  таких рентгеновских трубок , а именно, позвол ет исследовать полости объектов, не имеющих пр молинейного доступа, например, использовать их в медицине дл  исследований изнутри таких органов пациента, как пищевод, легкие , желудок и пр.

Параметры используемой длинной магнитной линзы (типоразмер посто нных магнитов или число витков, плотность их расположени , напр жение на соленоиде и др.) в основном завис т от условий эксплуа- тации рентгеновской трубки, в частности от угла изгиба пролетной трубы. При этом линза должна обеспечивать достаточно однородное магнитное поле внутри изогнутой пролетной трубы, а также сохран ть необходимую гибкость пролетной трубы. Выбор параметров линзы, отвечающей вышеуказанным услови м, осуществл етс  по известным методикам.

Целесообразно, чтобы стенка пролетной трубы была выполнена из диэлектрического материала, а линза снабжена наружным магнитным экраном, установленным вдоль нее.

Выполнение стенки пролетной трубы из диэлектрика наиболее технологично дл  обеспечени  гибкости пролетной трубы и ее вакуумной плотности. Магнитный экран, установленный над линзой, позвол ет обеспечить равномерность магнитного пол  вдоль оси пролетной трубы при ее изгибе и тем самым способствует более точному движению пучка электронов на мишень анода.

Целесообразно, чтобы линза была размещена в толще стенки пролетной трубы, а над ней в указанной стенке был выполнен кольцевой канал, заполненный магнитной

жидкостью, образующей магнитный экран. Размещение соленоида (в случае использовани  соленоида в качестве длинной магнитной линзы) в толще стенки пролетной трубы из диэлектрического материала по0 звол ет достаточно технологично изготавливать пролетную трубу с соленоидом, например, путем армировани  резиновой трубки проволокой или шинкой. Образование магнитного экрана магнитной жидко5 стью обеспечивает еще более равномерную концентрацию магнитного пол  вдоль оси пролетной трубы, что дополнительно способствует направлению пучка электронов на мишень при изгибе пролетной трубы.

0 На фиг. 1 изображена рентгеновска  трубка, продольный разрез; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1 в увеличенном масштабе.

Рентгеновска  труба содержит вакуумную оболочку 1, в виде стекл нной трубы,

5 катод 2, фокусирующую головку 3, размещенные в вакуумной оболочке 1, и вынесенный анод 4. Анод 4 состоит из гибкой . пролетной трубы 5 с соленоидом 6, надетым на нее вдоль ее длины и образующим длин0 ную магнитную линзу, и узла 7 мишени. Пролетна  труба 5 закреплена одним концом на торце вакуумной оболочки 1 с помощью фланца 8, а на другом ее конце расположен узел 7 мишени, образованный выходным ок5 ном 9 и непосредственно мишенью 10. Выходное окно 8 выполнено в виде диска из прозрачного дл  рентгеновского излучени  материала, например берилли , на торцовой стороне которого закреплена мишень

0 10. Сам диск прикреплен, например приклеен , к торцу пролетной трубы 5. Мишень 10 может быть прострельной (как изображено на фиг, 1) или массивной, Пролетна  труба 5 включает в себ  резиновую трубку 11

5 (фиг. 2), армированную известными методами по ее длине проволокой, образующей соленоид 6. Один конец проволоки вместе с мишенью .10 заземлен, а другой подключен к низковольтному источнику питани . На ре0 зиновую трубку 11 надета с зазором втора  трубка 12. Образованный между трубками 11 и 12 кольцевой канал 13 заполнен магнитной жидкостью, служащей магнитным экраном 14 соленоида 6. В качестве магнит5 ной жидкости может быть использована сус- пензи  мелкодисперсного порошка из магнитом гких материалов. Кольцевой канал 14 по торцам трубок 11 и 13 герметизирован (например, при помощи клеевого

соединени ).

Магнитный экран может быть выполнен также из гибкого металлического рукава, надетого на резиновую трубку 11. Хот  такое выполнение магнитного экрана и проще, чем вышеописанного, магнитна  жидкость обеспечивает более равномерную концентрацию магнитного пол  внутри пролетной трубы 5 и незначительно вли ет на ее гибкость .

Возможно также выполнение стенки пролетной трубы 5 из другого диэлектрического материала, обеспечивающего ее гибкость и вакуумную плотность, например из фторполимера ФПКУ-100.

Во всех случа х при выполнении пролетной трубы 5 из диэлектрического материала вакуумна  оболочка 1 соединена с вакуумным насосом (не показан) дл  обеспечени  или поддержани  вакуума внутри рентгеновской трубки.

Возможно выполнение стенки пролетной трубы 5 и из металла, например, по принципу гибких вакуумных волноводов.. При этом нет необходимости в магнитном экране, так как им служит металлическа  стенка пролетной трубы 5. Однако технологи  изготовлени  таких гибких вакуумных волноводов в насто щее врем  не имеет широкого распространени .

Как отмечалось, параметры соленоида б (число витков, плотность их расположени , толщина проводников, напр жение на соленоиде и др.) завис т в основном от условий эксплуатации рентгеновской трубки, в частности от требуемого угла изгиба пролетной трубы 5, т.е. соленоид б должен обеспечивать достаточной величины однородное магнитное поле внутри пролетной трубы 5, направл ющее пучок электронов на мишень 10 при изгибе трубы 5, а также сохран ть необходимую дл  такого изгиба гибкость пролетной трубы 5. Выбор параметров соленоида 6, отйе чающих вышеуказанный услови м , осуществл етс  по известным методикам.

Из бпыт 8 йШёстНо. что отклонение конца пролетной трубы 5 от первоначальной продольной оси (продольной оси рентгеновской трубки) при введении ее в большинство внутренних полостей человека не превышает 50 мм. Авторами с помощью расчетов установлено, что при таком отклонении конца пролетной трубы 5 величина индукции Во на оси магнитного пол , созда- . ваемого соленоидом 6 внутри пролетной трубы 5, рассчитываетс  по формуле

Вс

где U -ускор ющее напр жение, В; I - длина пролетной трубы, см, например, при U 90 кВ. I - 20 составл ет около 300 Гс.

Рентгеновска  трубка работает следующим образом. После включени  напр жени  питани  накала (не. показано)

рентгеновской трубки электроны, эмиттиру- емые накальным катодом 2. фокусируютс  при помощи фокусирующей головки 3. Сфокусированный электронный пучок ускор етс  полем анода 4 и тормозитс  его мишенью

10. В процессе торможени  электронов на мишени 10 генерируетс  рентгеновское излучение , которое выходитчерез прозрачную дл  него стенку выходного окна 9. Соленоид 6 создает внутри пролетной трубы 5 однородное магнитное поле, транспортирующее и направл ющее пучок электронов на мишень 10, при достижении которой происходит торможение электронного пучка. В процессе торможени  электронов генерируетс  рентгеновское излучение, которое выходит через окно 9. Благодар  тому, что соленоид 6 размещен вдоль длины пролетной трубы 5, электронный пучок фокусируетс  на мишени 10. При искривлении

пролетной трубы 5 электроны, двига сь4 внутри нее по лини м магнитного пол  соленоида б (как бы навива сь на них), также отклон ютс  от продольной оси рентгеновской трубки и попадают на мишень 10, генериру  рентгеновское излучение. Магнитный экран, установленный над соленоидом 6, повышает напр женность магнитного пол  внутри пролетной трубы 5 и обеспечивает его равномерность вдоль оси

пролетной трубы 5 при ее изгибе и тем самым обусловливает точное попадание электронов на мишень 10.

Таким образом, наличие соленоида 6 позвол ет получать генерацию рентгеновского излучени  при изогнутой пролетной трубе 5, что существенно расшир ет, по сравнению с прототипом, возможные области применени  таких рентгеновских тру- бок, а именно, позвол ет исследовать малые полости объектов, не имеющих пр молинейного доступа. Особенно перспективно использование таких рентгеновских трубок в медицине дл  исследовани  внут- ренних органов человека (легких, желудка и пр.).

Claims (5)

1. Рентгеновска  трубка, содержаща  вакуумную оболочку, соединенную с полым вынесенным анодом, образованным пролетной трубой и узлом мишени с выходным окном, катодный узел, расположенный в вакуумной оболочке, и прот женную магнитную линзу, расположенную соосно с пролетной трубой вынесенного анода вдоль нее, отличающа с  тем, что, с целью расширени  возможностей применени , пролетна  труба и магнитна  линза выполнены гибкими по меньшей мере на их от- дельных участках и магнитна  линза расположена по всей длине пролетной трубы , причем гибкие участки пролетной трубы и магнитной линзы совмещены,

2. Трубка по п. 1,отличающа с  тем, что пролетна  труба и магнитна  линза выполнены гибкими по всей длине.

3. Трубка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а  - с   тем, что пролетна  труба выполнена из диэлектрического материала и введен наружный по отношению к магнитной линзе экран, выполненный гибким и расположенный вдоль линзы по всей ее длине.

4. Трубка по п. 3, отличающа с  тем, что магнитна  линза и магнитный экран размещены в толще стенки пролетной трубы .

5. Трубка по п. 4, отличающа с  тем, что магнитный экран выполнен в виде проход щего по длине пролетной трубы кольцевого канала, заполненного магнитной жидкостью.