RU2008760C1 - Small-size x-ray generator - Google Patents
Small-size x-ray generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2008760C1 RU2008760C1 SU5013270A RU2008760C1 RU 2008760 C1 RU2008760 C1 RU 2008760C1 SU 5013270 A SU5013270 A SU 5013270A RU 2008760 C1 RU2008760 C1 RU 2008760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- metal
- multiplier
- electrically connected
- section
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к рентгенотехнике и может быть использовано при разработке и изготовлении малогабаритных рентгеновских генераторов. The invention relates to x-ray technology and can be used in the development and manufacture of small x-ray generators.
Известен рентгеновский генератор, содержащий корпус, в котором расположены трехэлектродная рентгеновская трубка и секционный диодно-конденсаторный умножитель напряжения, выполненный по схеме Кокрофта-Уолтона; умножитель установлен коаксиально с рентгеновской трубкой и выполнен в виде двух диаметрально расположенных повышающей и выравнивающей колонн, каждая секция которых имеет одну точку удвоения напряжения. Недостатком известного генератора являются низкая эксплуатационная надежность и невысокий КПД [1] . Known x-ray generator containing a housing in which are located a three-electrode x-ray tube and a sectional diode-capacitor voltage multiplier, made according to the Cockcroft-Walton circuit; the multiplier is installed coaxially with the x-ray tube and is made in the form of two diametrically located increasing and leveling columns, each section of which has one voltage doubling point. A disadvantage of the known generator is low operational reliability and low efficiency [1].
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является малогабаритный рентгеновский генератор, содержащий корпус, в котором расположены трехэлектродная рентгеновская трубка и секционный диодно-конденсаторный умножитель напряжения, выполненный по схеме Кокрофта-Уолтона, при этом диодно-конденсаторный умножитель установлен коаксиально с рентгеновской трубкой и выполнен в виде двух диаметрально расположенных повышающей колонны и выравнивающей колонны, каждая секция которых имеет одну точку удвоения напряжения, а также средства экранирования, выполненные в виде металлических колец, установленных коаксиально рентгеновской трубке, при этом каждое кольцо электрически связано с точкой удвоения напряжения расположенной напротив него секции умножителя напряжения [2] . Closest to the proposed technical solution is a small x-ray generator containing a housing in which there is a three-electrode x-ray tube and a sectional diode-capacitor voltage multiplier, made according to the Cockcroft-Walton circuit, while the diode-capacitor multiplier is installed coaxially with the x-ray tube and is made in the form two diametrically located raising columns and leveling columns, each section of which has one voltage doubling point, as well as medium screening Twa, made in the form of metal rings mounted coaxially X-ray tube, wherein each ring is electrically connected to the voltage doubler point situated opposite to it a voltage multiplier section [2].
Генератор-прототип является малогабаритным, предполагает использование трехэлектродной рентгеновской трубки и обеспечивает возможность работы с напряжениями анода до 100 кВ. Недостатком генератора-прототипа является относительно низкий коэффициент полезного действия; последнее связано с тем, что при сборке и настройке генератора отсутствует возможность точно спроецировать электронный пучок в рентгеновской трубке на мишень анода. В результате уменьшается уровень мощности дозы на выходе генератора и возникают искажения его выходной диаграммы направленности. The prototype generator is small-sized, involves the use of a three-electrode x-ray tube and provides the ability to work with anode voltages up to 100 kV. The disadvantage of the prototype generator is the relatively low efficiency; the latter is due to the fact that when assembling and tuning the generator, it is not possible to accurately project the electron beam in the x-ray tube onto the anode target. As a result, the dose rate level at the generator output decreases and distortions of its output radiation pattern occur.
Целью изобретения является повышение КПД рентгеновского генератора посредством расширения его функциональных возможностей за счет обеспечения возможности предварительной подстройки траектории электронного луча в рентгеновской трубке. The aim of the invention is to increase the efficiency of the x-ray generator by expanding its functionality by providing the possibility of preliminary adjustment of the path of the electron beam in the x-ray tube.
Цель в известном малогабаритном рентгеновском генераторе, содержащем корпус, в котором расположены трехэлектродная рентгеновская трубка и секционный диодно-конденсаторный умножитель напряжения, выполненный по схеме Кокрофта-Уолтона, при этом диодно-конденсаторный умножитель установлен коаксиально с рентгеновской трубкой и выполнен в виде двух диаметрально расположенных повышающей колонны и выравнивающей колонны, каждая секция которых имеет одну точку удвоения напряжения, а также средства экранирования, выполненные в виде металлических колец, установленных коаксиально рентгеновской трубке, при этом каждое кольцо электрически связано с точкой удвоения напряжения расположенной напротив него секции умножителя напряжения, достигается за счет того, что по крайней мере одно, например n-е, металлическое кольцо средств экранирования снабжено первым и вторым секторными металлическими элементами, умножитель напряжения дополнительно снабжен первым и вторым управляемым делителями напряжения, имеющими каждый по одному управляемому элементу и одной средней точке, и первыми и вторыми средствами управления, при этом первый и второй металлические элементы n-го кольца выполнены электрически изолированными друг от друга и от самого кольца и разнесены на угол 90о, первые выводы делителей напряжения электрически связаны с точкой удвоения напряжения n-1-й секции умножителя напряжения, вторые выводы делителей напряжения электрически связаны с точкой удвоения напряжения n+1-й секции умножителя напряжения, средняя точка первого делителя напряжения электрически связана с первым элементом n-го металлического кольца, средняя точка второго делителя напряжения электрически связана с вторым элементом n-го металлического кольца, первые средства управления бесконтактно связаны с управляемым элементом первого делителя напряжения, а вторые средства управления бесконтактно связаны с управляемым элементом второго делителя напряжения.The purpose of the known small-sized x-ray generator containing a housing in which are located a three-electrode x-ray tube and a sectional diode-capacitor voltage multiplier, made according to the Cockcroft-Walton scheme, while the diode-capacitor multiplier is mounted coaxially with the x-ray tube and is made in the form of two diametrically located increasing columns and leveling columns, each section of which has one voltage doubling point, as well as shielding made in the form of metal rings installed coaxially to the x-ray tube, wherein each ring is electrically connected to the voltage doubling point of the opposite section of the voltage multiplier, due to the fact that at least one, for example, nth, metal ring of the shielding means is provided with first and second sector metal elements, the voltage multiplier is additionally equipped with a first and second controlled voltage dividers, each having one controlled element and one midpoint, and the first and and the second control means, wherein the first and second metallic elements n-th ring formed electrically isolated from each other and from the ring and are spaced apart by an angle 90, the first terminals of a voltage divider electrically connected to the point of the voltage doubler n-1-th section a voltage multiplier, the second terminals of the voltage dividers are electrically connected to the voltage doubling point of the n + 1st section of the voltage multiplier, the middle point of the first voltage divider is electrically connected to the first element of the nth metal ring, the midpoint of the second voltage divider is electrically connected to the second element of the nth metal ring, the first controls are contactlessly connected to the controlled element of the first voltage divider, and the second controls are contactlessly connected to the controlled element of the second voltage divider.
На фиг. 1 приведена упрощенная конструкция малогабаритного генератора; на фиг. 2 приведена схема секций умножителя напряжения, электрически связанных с металлическим экранирующим кольцом и его элементами; на фиг. 3 схематично показано размещение компонентов делителей и средств управления в секциях умножителя напряжения; на фиг. 4 проиллюстрирован принцип управления траекторией электронного пучка в рентгеновской трубке. In FIG. 1 shows a simplified design of a small generator; in FIG. 2 shows a diagram of sections of a voltage multiplier electrically connected to a metal shielding ring and its elements; in FIG. 3 schematically shows the placement of divider components and controls in sections of a voltage multiplier; in FIG. 4 illustrates the principle of controlling the path of an electron beam in an x-ray tube.
Рентгеновский генератор собран в металлическом корпусе 1. Коаксиально с трехэлектродной трубкой 2, установленной внутри корпуса 1 и имеющей три электрода (анод, катод, сетку и накал), расположен секционный диодно-конденсаторный умножитель 3 напряжения, выполненный по схеме Кокрофта-Уолтона в каркасе 4 и состоящий из повышающей 5 и выравнивающей 6 колонн, расположенных диаметрально противоположно друг другу относительно оси трубки 2. Колонны 5, 6 умножителя 3 состоят из ряда секций 7, расположенных последовательно друг за другом вдоль рентгеновской трубки 2, что обеспечивает равномерное возрастание потенциала по направлению от катода к аноду трубки 2 [2] . The X-ray generator is assembled in a
Электрическая схема секций 7 (n-1-я, n-я и n+1-я секции) умножителя 3 напряжения показана на фиг. 2. Каждая секция 7 содержит по крайней мере два конденсатора 8, 9 (С1, С2) и два диода 10, 11 (Д1, Д2), соединенных по схеме Кокфорта-Уолтона и обеспечивающих удвоение потенциала каждой секцией 7, при этом каждой секции соответствует одна точка удвоения напряжения, в которой достигается удвоение потенциала по отношению к потенциалу аналогичной точки предшествующей секции. The electrical circuit of sections 7 (n-1st, nth and n + 1st sections) of the
Умножитель 3 напряжения включает также первый управляемый делитель 12 напряжения, состоящий из последовательно включенных первого резистора 13 (R1), управляемого элемента 15, второго резистора 14 (R 2). При этом первый вывод делителя 12 (вывод резистора R1) электрически связан с точкой удвоения напряжения n-1-й секции 7, а второй вывод делителя 12 (вывод резистора R 2) электрически связан с точкой удвоения напряжения n+1-й секции 7. Кроме того, умножитель 3 напряжения включает второй управляемый делитель 16 напряжения, содержащий последовательно включенные третий резистор 17 (R 3), управляемый элемент 19 и четвертый резистор 18 (R 4). При этом первый вывод делителя 16 (вывод резистора R 4) электрически связан с точкой удвоения напряжения n-1-й секции 7, а второй вывод делителя 16 (вывод резистора R 3) электрически связан с точкой удвоения напряжения n+1-й секции 7. The
Умножитель 3 напряжения содержит первые средства 20 управления, бесконтактно связанные с управляемым элементом 15 делителя 12, и вторые средства 21 управления, бесконтактно связанные с управляемым элементом 19 делителя 16. В качестве управляемых элементов 15, 19 могут использоваться фотоприборы с варьируемой величиной сопротивления (например, фототранзисторы или фоторезисторы), а в качестве средств 20, 21 управления могут использоваться светоизлучающие приборы (например, лампочки накаливания или светодиоды с переменной силой свечения). Средства управления и управляемый элемент могут быть совмещены в рамках одного прибора - силового оптрона, что не ведет к выходу за границы объема изобретения. Резисторы R1, R3 могут иметь одинаковые номиналы, меньшие номиналов резисторов R2, R4, что обеспечивает реализацию необходимого диапазона регулировки напряжения на выходах делителей 12, 16. В качестве выходов делителей используются их средние точки; для делителя 12 это точка между элементом 15 и резистором 14, для делителя 16 точка между элементом 19 и резистором 18. The
Делители 12, 16 и средства 20, 21 управления конструктивно размещаются в секциях 17 умножителя 3 напряжения (в данном примере в n-й и n+1-й секции, см. фиг. 3). При этом средства 20, 21 управления и соответствующие элементы 15, 19 должны располагаться в секции напротив друг друга, а между ними должен предусматриваться свободный канал (например, при заливке) для осуществления бесконтактного взаимодействия (например, оптического взаимодействия). Кроме того, следует размещать средства 20, 21 управления как можно дальше от остальных элементов секции 7 во-избежание электрического пробоя. Выводы средств 20, 21 управления выводятся посредством проводных соединений на поверхность умножителя 3 напряжения в области катода трубки 2, что обеспечивает возможность простого доступа к средствам управления в процессе настройки. Dividers 12, 16 and control means 20, 21 are structurally located in sections 17 of the voltage multiplier 3 (in this example, in the n-th and n + 1-th sections, see Fig. 3). In this case, the control means 20, 21 and the
Между рентгеновской трубкой 2 и каждой секцией 7 умножителя 3 напряжения установлено цилиндрическое металлическое кольцо 22, электрически связанное с точкой удвоения напряжения этой секции 7. Совокупность металлических колец 22 образует средства экранирования рентгеновской трубки 2. В предлагаемом рентгеновском генераторе по крайней мере одно металлическое кольцо 22 (например, n-е) выполняется сложным (см. фиг. 2) и включает дополнительно первый и второй секторные металлические элементы: первый - 23 и второй - 24. Эти элементы электрически изолированы между собой, а также по отношению к самому кольцу 22. Оси элементов 23, 22 разнесены между собой на угол 90о, а соответствующие им секторные углы составляют порядка 60о (см. фиг. 2). Первый элемент 23 кольца 22 электрически связан со средней точкой первого делителя 12 напряжения умножителя 3 напряжения. Высокое напряжение, являющееся результатом преобразования умножителем 3 переменного напряжения трансформатора, подается с выхода последней секции 7 умножителя 3 на анод рентгеновской трубки 2, в результате чего обеспечивается формирование высоковольтной (порядка 80-100 кВ) разности потенциалов между анодом и катодом (накалом) трубки 2.Between the
Питание накала трубки 2 осуществляется с помощью внешнего по отношению к генератору низковольтного источника питания (на фиг. 1 не показан). При подаче на управляющий электрод трубки 2 (на сетку) запускающих импульсов напряжения (в условиях подачи анодного и накального напряжений) рентгеновский генератор должен формировать на выходе рентгеновские импульсы с диаграммой направленности, носящей симметричный характер. The
На величину амплитуды этих импульсов (т. е. фактически на величину коэффициента полезного действия генератора) и вид диаграммы направленности оказывает существенное влияние характер облучения электронным пучком прострельной мишени анода рентгеновской трубки 2. На практике фокусируемый пучок электронов в рентгеновской трубке иногда не полностью облучает мишень анода, что вызывает снижение амплитуды выходных рентгеновских импульсов и искажение формы диаграммы направленности на выходе рентгеновского генератора. Подобные смещения электронного пучка относительно мишени могут являться внутренне присущими рентгеновской трубке 2 или же возникать в процессе эксплуатации вследствие старения мишени (подобные недостатки не всегда выявляются при выходном контроле трубки на предприятии-изготовителе и могут приводить к необходимости быстрой замены трубок в эксплуатации). The magnitude of the amplitude of these pulses (that is, in fact, the magnitude of the efficiency of the generator) and the type of radiation pattern are significantly affected by the nature of the electron beam irradiation of the target of the anode of the
Для устранения указанных недостатков в предлагаемом генераторе используются два (по крайней мере) управляющих электрода (два сегментных металлических элемента 23, 24 кольца 22). Путем подачи на указанные электроды управляющих напряжений, несколько отличающихся от потенциала самого кольца 22 (отличия могут составлять до Δ U= 1кВ), удается обеспечить возможность управления траекторией электронного пучка в трубке 2. To eliminate these drawbacks, the proposed generator uses two (at least) control electrodes (two segmented metal elements 23, 24 of the ring 22). By supplying the indicated electrodes with control voltages slightly different from the potential of the
Кольцо 22 используется исключительно для целей экранирования рентгеновской трубки от влияния внешних электростатических полей.
Так, при подаче на кольцо 22 напряжения Un на управляющий элемент (например, элемент 23) может подаваться напряжение Un ± Δ U. Это напряжение формируется на выходе первого управляемого делителя напряжения в результате подачи соответствующего воздействия на его управляемый элемент 15. Управляющее воздействие, как правило, формируется схемой, внешней по отношению к генератору, и передается через посредство первых средств 20 управления. Использование упомянутых средств (управляющего электрода, делителя напряжения и средств управления) позволяет осуществить управление траекторией электронного пучка (в необходимых пределах) в одной плоскости трубки 2. Соответственно использование второго управляющего электрода (элемент 24 кольца 22), второго делителя напряжения и вторых средств 21 управления позволяет осуществлять коррекцию траектории электронного пучка в другой плоскости трубки 2 (ортогональной первой плоскости). Обеспечение возможности коррекции траектории электронного пучка по двум координатам позволяет точно спроецировать сфокусированный электронный пучок на мишень анода и на этой основе значительно (на 30-50% ) увеличить амплитуду выходных импульсов генератора (а, следовательно, и величину КПД этого генератора), а также приблизить форму выходной диаграммы направленности к симметричной. Внешние управляющие воздействия, подаваемые на средства 20, 21, могут формироваться как вручную (например, с использованием регулируемых источников постоянного тока при осуществлении первоначальной настройки генератора в условиях его изготовления) или автоматически (например, в процессе эксплуатации генератора с использованием соответствующих детекторов излучения, контролирующих выходной сигнал генератора, и схемы преобразования и формирования управляющего воздействия). Указанные схемы управления, за исключением средств управления 20, 21, являются внешними по отношению к предлагаемому генератору и выходят за пределы объема изобретения.So, when a voltage U n is applied to the
Таким образом, в предлагаемом малогабаритном рентгеновском генераторе при сохранении неизменными габаритов за счет расширения его функциональных возможностей, связанных с использованием средств коррекции траектории пучка электронов в рентгеновской трубке, обеспечивается повышение КПД генератора и улучшение его выходной диаграммы направленности. Последнее также значительно облегчает настройку генератора при его изготовлении и эксплуатации и срок использования рентгеновских трубок. (56) Авторское свидетельство СССР N 599738, кл. Н 05 G 1/02, 1978. Thus, in the proposed small-sized x-ray generator, while maintaining the dimensions unchanged due to the expansion of its functionality associated with the use of means for correcting the path of the electron beam in the x-ray tube, the efficiency of the generator and its output radiation pattern are improved. The latter also greatly facilitates the setup of the generator during its manufacture and operation and the life of the X-ray tubes. (56) Copyright certificate of the USSR N 599738, cl. H 05
Авторское свидетельство СССР N 1526555, кл. Н 05 G 1/02, 1988. USSR author's certificate N 1526555, cl. H 05
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5013270 RU2008760C1 (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Small-size x-ray generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5013270 RU2008760C1 (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Small-size x-ray generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008760C1 true RU2008760C1 (en) | 1994-02-28 |
Family
ID=21589890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5013270 RU2008760C1 (en) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | Small-size x-ray generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2008760C1 (en) |
-
1991
- 1991-11-29 RU SU5013270 patent/RU2008760C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3916202A (en) | Lens-grid system for electron tubes | |
KR20030079999A (en) | X-ray generator | |
US2517260A (en) | Apparatus for generating an accurately focused beam of charged particles and for related purposes | |
CN102224559A (en) | X-ray anode | |
US2531583A (en) | Roentgen-ray apparatus | |
US2574655A (en) | Apparatus for focusing high-energy particles | |
RU2008760C1 (en) | Small-size x-ray generator | |
SU705699A2 (en) | Apparatus for electron beam heating of materials | |
JP2003163098A (en) | X-ray generation device | |
US3267326A (en) | Vacuum gauge | |
US3733483A (en) | Electron spectroscopy | |
US2842694A (en) | X-ray apparatus | |
US4260893A (en) | Device for directing electrically charged particles towards a target | |
US2659822A (en) | Mass spectrometer | |
US2048094A (en) | Television receiver | |
US1154127A (en) | Apparatus for neutralizing electric charges in fibrous materials. | |
US3816790A (en) | Linear cathode high-energy electron beam apparatus | |
KR101266618B1 (en) | A remote control x-ray device | |
GB1251333A (en) | ||
CN101346034A (en) | Dual-energy or multi-energy electrostatic field electronic accelerator and method thereof | |
US2405477A (en) | Ray-generating apparatus | |
US2730652A (en) | Apparatus with focalized electronic beam, such namely as microscopes | |
US3292041A (en) | Multistage type high voltage electron gun with controllable electrode spacing | |
KR860007706A (en) | High voltage treatment method of cathode ray tube mount | |
RU2210136C2 (en) | Electron-beam laser device with electrostatic focusing of electron beam |