RU2278440C1

RU2278440C1 - X-ray source module

Info

Publication number: RU2278440C1
Application number: RU2005111813/09A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Потрахов (RU); Николай Николаевич Потрахов; Виктор Михайлович Мухин (RU); Виктор Михайлович Мухин
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-06-20

Abstract

FIELD: roentgen engineering; producing roentgenograms, for instance in medicine.

SUBSTANCE: proposed X-ray source module has X-ray tube incorporating body, cathode and anode assemblies, as well as generator unit incorporating high-rating voltage divider whose high-voltage lead is connected to one of tube assemblies; X-ray tube body is made in the form of metal cylinder accommodating sectionalized cylindrical high-voltage insulator. One of its ends is connected through vacuum-tight joint to one of body ends and other end mounts cathode assembly. Anode assembly is disposed on other end of body and is made in the form of anode tube brought outside the body that carries target on its loose end. Generator unit is disposed inside cylindrical high-voltage insulator whose inner space is filled with oil. Side surface of insulator functions as high-rating voltage divider.

EFFECT: reduced mass and size of module.

1 cl, 1 dwg

Description

Заявляемое изобретение относится к рентгенотехнике и может быть использовано при разработке рентгеновских аппаратов, применяемых, например, для диагностики в медицине.The claimed invention relates to x-ray technology and can be used in the development of x-ray devices, used, for example, for diagnosis in medicine.

В настоящее время, в силу ряда неоспоримых преимуществ, все большее распространение получают переносные рентгеновские аппараты, выполненные в виде моноблока.Currently, due to a number of indisputable advantages, portable x-ray machines made in the form of a monoblock are becoming more widespread.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является конструкция моноблока переносного рентгеновского аппарата 8Л3 (Рентгенотехника. Справочник / Под ред. В.В.Клюева, кн.1. - М.: Машиностроение, 1989, с.127, рис.29).Closest to the claimed technical solution is the design of the monoblock portable x-ray apparatus 8L3 (X-ray engineering. Handbook / Ed. By V.V. Klyuyev, book 1. - M .: Mashinostroenie, 1989, p.127, Fig. 29).

Моноблок состоит из корпуса, внутри которого размещены рентгеновская трубка, генераторное устройство с высоковольтным делителем напряжения, четыре компенсатора температурного изменения объема трансформаторного масла. На внутренней поверхности моноблока закреплена свинцовая защита от неиспользуемого рентгеновского излучения. Рентгеновская трубка содержит металлостеклянный корпус, а также катодный и анодный узлы. Высоковольтный вывод генераторного устройства подключен к одному из узлов рентгеновской трубки. Внутренний объем корпуса моноблока заполнен маслом, которое обеспечивает электрическую прочность элементов конструкции и теплоотвод. В корпусе моноблока имеется выходное окно для выпуска рабочего пучка рентгеновского излучения, а также разъем для подачи низковольтного питания излучателя.The monoblock consists of a housing, inside of which there is an x-ray tube, a generator device with a high-voltage voltage divider, four compensators for temperature changes in the volume of transformer oil. On the inner surface of the candy bar is fixed lead protection from unused x-ray radiation. X-ray tube contains a glass-metal case, as well as the cathode and anode nodes. The high voltage output of the generator device is connected to one of the nodes of the x-ray tube. The internal volume of the monoblock case is filled with oil, which provides the electric strength of the structural elements and heat sink. In the monoblock case there is an exit window for the release of the working beam of x-ray radiation, as well as a connector for supplying low-voltage power to the emitter.

Так как узлы, размещенные внутри моноблока, например, рентгеновская трубка, высоковольтный делитель напряжения, имеют собственные корпуса и соединены дополнительными линиями связи, данный моноблок имеет большие габариты и вес. Увеличение габаритов приводит к увеличению объема масла, расширение которого при нагреве в процессе работы должно компенсироваться с помощью специальных компенсаторов, дополнительно увеличивающих объем моноблока. Соответственно, увеличивается площадь и вес свинцового покрытия корпуса, применяемого для защиты от неиспользуемого рентгеновского излучения, что также увеличивает массу моноблока.Since the nodes located inside the monoblock, for example, an X-ray tube, a high-voltage voltage divider, have their own enclosures and are connected by additional communication lines, this monoblock has large dimensions and weight. The increase in size leads to an increase in the volume of oil, the expansion of which during heating during operation should be compensated with the help of special compensators that additionally increase the volume of the monoblock. Accordingly, the area and weight of the lead coating of the housing used to protect against unused x-ray radiation increases, which also increases the mass of the monoblock.

Технический результат изобретения заключается в снижении массы моноблока и уменьшении его габаритов.The technical result of the invention is to reduce the weight of the monoblock and reduce its dimensions.

Для достижения указанного технического результата в моноблоке источника рентгеновского излучения, содержащего рентгеновскую трубку, состоящую из корпуса, катодного и анодного узлов, а также генераторное устройство с высоковольтным делителем напряжения, высоковольтный вывод которого подключен к катодному узлу, корпус рентгеновской трубки выполнен в виде металлического цилиндра. Внутри цилиндра расположен секционированный высоковольтный цилиндрический изолятор, причем один его торец соединен вакуум-плотно с одним из торцов корпуса, а на другом торце установлен катодный узел. Анодный узел расположен на другом торце корпуса и выполнен в виде анодной трубы, на свободном торце которой закреплена мишень, которая одновременно может являться выходным окном. На анодную трубу туго посажена свинцовая труба. Генераторное устройство размещено внутри высоковольтного цилиндрического изолятора, внутренний объем которого заполнен маслом, а боковая поверхность изолятора выполняет роль высоковольтного делителя напряжения.To achieve this technical result, in a monoblock of an x-ray source containing an x-ray tube, consisting of a housing, cathode and anode nodes, as well as a generator device with a high-voltage voltage divider, the high-voltage output of which is connected to the cathode node, the x-ray tube housing is made in the form of a metal cylinder. A sectionalized high-voltage cylindrical insulator is located inside the cylinder, one of its ends being connected vacuum-tightly to one of the ends of the housing, and a cathode assembly is installed on the other end. The anode assembly is located on the other end of the housing and is made in the form of an anode tube, on the free end of which a target is fixed, which at the same time can be an output window. A lead tube is tightly mounted on the anode tube. The generator device is placed inside a high-voltage cylindrical insulator, the internal volume of which is filled with oil, and the side surface of the insulator acts as a high-voltage voltage divider.

Суть заявляемого изобретения заключается, во-первых, в выполнении металлической части корпуса рентгеновской трубки таким образом, чтобы он стал выполнять роль корпуса всего моноблока, а диэлектрическая часть - роль высоковольтного делителя напряжения генераторного устройства, и вынесении анодного узла за пределы корпуса, а, во-вторых, в расположении генераторного устройства внутри высоковольтного цилиндрического изолятора, что в целом позволяет сделать конструкцию моноблока максимально легкой, компактной и надежной.The essence of the claimed invention consists, firstly, in the implementation of the metal part of the housing of the x-ray tube so that it begins to play the role of the entire monoblock, and the dielectric part - the role of the high voltage voltage divider of the generator device, and the removal of the anode assembly outside the housing, and -second, in the arrangement of the generator device inside the high-voltage cylindrical insulator, which generally allows making the monoblock design as light, compact and reliable as possible.

Использование цилиндрического изолятора в качестве высоковольтного делителя напряжения генераторного устройства позволяет исключить из конструкции моноблока ряд крупногабаритных деталей, например резисторы высоковольтного делителя напряжения и элементы их крепления. Небольшое количество масла, которое заполняет оставшийся объем высоковольтного цилиндрического изолятора, не требует использования крупногабаритных компенсаторов, что, в свою очередь, также уменьшает массу и габариты моноблока.The use of a cylindrical insulator as a high-voltage voltage divider of a generator device allows to exclude a number of large-sized parts from the monoblock design, for example, resistors of a high-voltage voltage divider and their fastening elements. A small amount of oil, which fills the remaining volume of the high-voltage cylindrical insulator, does not require the use of large-sized compensators, which, in turn, also reduces the weight and dimensions of the monoblock.

Поскольку мишень вынесена за пределы моноблока с помощью анодной трубы, то для защиты от неиспользуемого рентгеновского излучения достаточно покрыть свинцом только ее наружную поверхность, что позволит дополнительно существенно снизить вес моноблока.Since the target is moved outside the monoblock using an anode tube, to protect against unused x-ray radiation, it is sufficient to cover with lead only its outer surface, which will further significantly reduce the weight of the monoblock.

Сущность заявляемого изобретения поясняется на чертеже, где представлена конструкция моноблока.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows the design of a monoblock.

Моноблок источника рентгеновского излучения включает в себя рентгеновскую трубку 1, состоящую из корпуса 2, выполненного в виде цилиндра, и генераторного устройства 6. Внутри корпуса 2 расположен высоковольтный цилиндрический изолятор 3, один торец которого соединен вакуум-плотно с одним из торцов корпуса 2, а на другом торце расположен катодный узел 5, который с помощью цангового разъема 4 подключен к генераторному устройству 6, размещенному внутри высоковольтного цилиндрического изолятора 3. Цилиндрический изолятор состоит из двух секций разной длины. Длина секции 11, подключенной к катодному узлу не менее, чем в 100 раз превышает длину секции 12, подключенной к корпусу трубки. Анодный узел выполнен в виде анодной трубы 7, на свободном торце которой закреплена мишень 8 массивного или прострельного типа, и расположен на другом торце корпуса 2, наружная поверхность анодной трубы покрыта слоем свинца цилиндрической формы 9. На противоположном торце корпуса 2 имеется разъем для подачи низковольтного напряжения питания моноблока.The monoblock of the x-ray source includes an x-ray tube 1, consisting of a housing 2, made in the form of a cylinder, and a generator device 6. Inside the housing 2 is a high-voltage cylindrical insulator 3, one end of which is connected vacuum-tightly to one of the ends of the housing 2, and on the other end there is a cathode assembly 5, which is connected to the generator device 6, located inside the high-voltage cylindrical insulator 3, using a collet connector 4. The cylindrical insulator consists of two sections different lengths. The length of section 11 connected to the cathode assembly is not less than 100 times the length of section 12 connected to the tube body. The anode assembly is made in the form of an anode pipe 7, on the free end of which a target 8 of massive or cross-type type is fixed, and is located on the other end of the housing 2, the outer surface of the anode pipe is covered with a layer of cylindrical lead 9. There is a low-voltage supply connector on the opposite end of the housing 2 monoblock supply voltage.

При работе моноблока низковольтное переменное напряжение подводится к генераторному устройству 6 посредством разъема 10. Генераторное устройство 6 вырабатывает постоянное высокое напряжение отрицательной полярности относительно корпуса моноблока 1. Под воздействием высокого напряжения изолятор 3 заряжается и на его поверхности появляется потенциал, величина которого определяется длиной каждой секции. При соотношении длин, например, 100 к 1, выходное напряжение генераторного устройства 6 будет поделено также 100 к 1. В зависимости от выходного напряжения сигнал, снимаемый с "короткой" секции изолятора, составляет от нескольких сот вольт до единиц киловольт и непосредственно используется для контроля и управления работой моноблока. Электроны, которые эмитируются катодным узлом 4, ускоряются и попадают на мишень 8 анодного узла.During operation of the monoblock, a low-voltage alternating voltage is supplied to the generator device 6 through the connector 10. The generator device 6 generates a constant high voltage of negative polarity relative to the case of the monoblock 1. Under the influence of high voltage, the insulator 3 is charged and a potential appears on its surface, the value of which is determined by the length of each section. With a length ratio of, for example, 100 to 1, the output voltage of the generator device 6 will also be divided by 100 to 1. Depending on the output voltage, the signal taken from the “short” section of the insulator ranges from several hundred volts to kilovolts and is directly used for monitoring and monoblock operation control. The electrons that are emitted by the cathode assembly 4 are accelerated and hit the target 8 of the anode assembly.

Так как электроны тормозятся в мишени 8, которая вынесена за пределы корпуса моноблока 2, то защита от неиспользуемого рентгеновского излучения размещена только на небольшом участке анодной трубы, а не по всему корпусу моноблока.Since the electrons are decelerated in the target 8, which is placed outside the enclosure of the monoblock 2, the protection against unused x-ray radiation is placed only on a small portion of the anode tube, and not throughout the monoblock.

Нерабочий пучок излучения 13, направленный под углом α, равным 90 и более градусов, к оси трубки, будет поглощаться свинцовой трубой 9 и элементами конструкции моноблока, например генераторным устройством.A non-working radiation beam 13 directed at an angle α equal to 90 or more degrees to the tube axis will be absorbed by the lead pipe 9 and monoblock construction elements, for example, a generator device.

Для получения наилучшего результата корпус рентгеновской трубки выполнен из нержавеющей стали, высоковольтный цилиндрический изолятор - из керамики, вывод сигнала обратной связи по напряжению от низковольтного плеча делителя - медный.To obtain the best result, the housing of the X-ray tube is made of stainless steel, the high-voltage cylindrical insulator is made of ceramic, the output of the voltage feedback signal from the low-voltage arm of the divider is copper.

Таким образом, заявленная конструкция, в отличие от известных позволяет значительно снизить массу и габариты моноблока, что значительно облегчит его использование в переносных рентгеновских установках.Thus, the claimed design, in contrast to the known, can significantly reduce the mass and dimensions of the monoblock, which will greatly facilitate its use in portable x-ray installations.

Claims

A monoblock of an x-ray source containing an x-ray tube consisting of a housing, a cathode and anode nodes, as well as a generator device with a high-voltage voltage divider, the high-voltage output of which is connected to one of the tube nodes, characterized in that the x-ray tube housing is made in the form of a metal cylinder, inside of which there is a two-section high-voltage cylindrical insulator, while one of its ends is connected vacuum-tightly to one of the ends of the housing, and installed on the other end a cathode assembly, and the length of the section on which the cathode assembly is installed is no less than 100 times the length of the section connected to the end of the housing, the anode assembly, in turn, is located on the other end of the housing and is made in the form of an anode the pipe, on the free end of which the target is fixed, while the generator device is placed inside a high-voltage cylindrical insulator, the internal volume of which is filled with oil, and the side surface of the insulator acts as a high-voltage divider and I.