RU2548585C1 - Mobile radiographic system and betatron-type radiation source for radiographic system - Google Patents

Mobile radiographic system and betatron-type radiation source for radiographic system Download PDF

Info

Publication number
RU2548585C1
RU2548585C1 RU2014114091/28A RU2014114091A RU2548585C1 RU 2548585 C1 RU2548585 C1 RU 2548585C1 RU 2014114091/28 A RU2014114091/28 A RU 2014114091/28A RU 2014114091 A RU2014114091 A RU 2014114091A RU 2548585 C1 RU2548585 C1 RU 2548585C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation source
radiographic
electron beam
complex
study
Prior art date
Application number
RU2014114091/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Иванович Зенков
Юрий Петрович Куропаткин
Владимир Иванович Нижегородцев
Виктор Дмитриевич Селемир
Олег Алексеевич Шамро
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2014114091/28A priority Critical patent/RU2548585C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548585C1 publication Critical patent/RU2548585C1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: radiographic system for imaging fast processes in a test object comprises at least one radiographic multi-pulse radiation source with a corresponding recording system, which includes at least one movable unit with a small-size radiation source and an explosion-proof chamber in which the test object is placed, wherein components of the system can change their arrangement. The radiation source comprises a betatron, a device for emitting an electron beam towards a target and an injector, which consists of an electron beam pulse former, a voltage multiplier, arranged according to the Arkadyev-Marx scheme, and an electron beam guiding device, wherein the electron current pulse former used is a double forming line, and the voltage multiplier is selected small-size by using electrical energy storages in the form of compact capacitors with high density of stored energy.
EFFECT: high illuminating power and resolution of the system, reduced measurement error.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области импульсной рентгеновской техники, в частности к способам и устройствам для получения изображения быстропротекающих, в частности, взрывных, процессов в оптически непрозрачных объектах исследования, и может быть использовано при радиографии динамических объектов большой оптической толщины.The invention relates to the field of pulsed x-ray technology, in particular to methods and devices for obtaining images of fast-moving, in particular, explosive, processes in optically opaque objects of research, and can be used in radiography of dynamic objects of large optical thickness.

Известен радиографический комплекс - установка DARHT [1, статья «Подтверждение срабатывания боеприпасов без ядерных испытаний» автор Гарольд Дэвис, проект DARHT, апрель 2008 г., LA-UR-08-04937]. Установка DARHT представляет собой двухосевую радиографическую установку для гидродинамических испытаний, которая позволяет получать радиографические изображения в процессе гидродинамических испытаний, иначе называемых «гидротестов». Установка DARHT, с ее двумя осями регистрации, позволяет получить последовательно, в течение короткого промежутка времени четыре изображения по одной оси и отдельное изображение по ортогональной оси, что дает в сумме 5 изображений объекта исследований.Known radiographic complex - installation DARHT [1, article "Confirmation of the operation of ammunition without nuclear tests" by Harold Davis, DARHT project, April 2008, LA-UR-08-04937]. The DARHT installation is a two-axis radiographic setup for hydrodynamic testing, which allows you to receive radiographic images in the process of hydrodynamic testing, otherwise called "hydrotest". The DARHT setup, with its two registration axes, allows one to obtain four images on one axis and a separate image along the orthogonal axis in sequence, over a short period of time, which gives a total of 5 images of the object of study.

Основной элемент установки DARHT - два линейных ускорителя, расположенных друг относительно друга под углом 90 градусов, с энергией выхода соответственно 17,5МэВ и 20МэВ и током в пучке ускорителей, соответственно, 2,1кА, делящимся на 4 импульса, и 1,9кА. Основными системами ускорителей являются инжектор и ускоряющие ячейки. Ускоряющие ячейки диаметром 0,6 м и 2 м в количестве 64 и 74 соответственно для каждой оси определяют размеры ускорителей, длина которых составляет порядка 100 метров. Все испытания на данной установке проводятся с использованием взрывозащитной камеры (ВЗК), внутри которой находится объект исследования. В установке также используются коллиматоры, а регистраторы осуществляют сбор информации в виде изображения исследуемых объектов.The main element of the DARHT installation is two linear accelerators located at an angle of 90 degrees relative to each other with an output energy of 17.5 MeV and 20 MeV, respectively, and a current in the accelerator beam of 2.1 kA, divided by 4 pulses, and 1.9 kA, respectively. The main systems of accelerators are the injector and accelerating cells. Accelerating cells with a diameter of 0.6 m and 2 m in the amount of 64 and 74, respectively, for each axis determine the size of the accelerators, the length of which is about 100 meters. All tests at this installation are carried out using an explosion-proof chamber (VZK), inside which is the object of study. The installation also uses collimators, and registrars collect information in the form of images of the studied objects.

К недостаткам данного радиографического комплекса можно отнести стационарность, большие размеры комплекса, в том числе за счет габаритов облучающих источников (ускорителей), необходимость строительства специальных защитных сооружений под него, большие финансовые затраты на строительство и эксплуатацию этого комплекса. Кроме того, данная установка DARHT ограничена пятью изображениями объекта исследования в процессе одного эксперимента.The disadvantages of this radiographic complex include stationarity, the large size of the complex, including due to the dimensions of the irradiating sources (accelerators), the need to build special protective structures for it, and the large financial costs for the construction and operation of this complex. In addition, this DARHT setup is limited to five images of the object of study in a single experiment.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является радиографическая (в частности, рентгеновская) установка для получения изображения быстропротекающего процесса [2, патент РФ на полезную модель 87810, 20.10.2009], реализующая способ регистрации радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородных объектах исследования, состоящий в обеспечении радиографии областей объекта исследований с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах. Данная установка является по сути радиографическим комплексом.Closest to the claimed invention is a radiographic (in particular, X-ray) installation for obtaining an image of a fast-moving process [2, RF patent for utility model 87810, 10/20/2009], which implements a method for recording a radiographic image of fast-moving processes in heterogeneous objects of research, which consists in providing radiography areas of the object of study with different optical thicknesses in their respective different energy ranges. This installation is essentially a radiographic complex.

Радиографический комплекс содержит в своем составе основной источник рентгеновского излучения БИМ (источник излучения бетатронного типа) [3, доклад «UNCORED BETATRON BIM-M A SOURSE OF BREMSSTRAHLUNG FOR FLASH RADIOGRAPHY» Yu.P. Kuropatkin, V.D. Mironenko, V.N. Suvorov, D.I. Zenkov. B.F. Tkachenko конференция PULSE POWER 1998 г. С.-Петербург, стр. 1669-1673], формирующий импульс излучения длительностью, существенно меньшей длительности регистрируемого процесса. БИМ состоит из собственно бетатрона, устройства сброса электронного пучка на мишень и инжектора, включающего в свой состав 12-каскадный умножитель напряжения, собранный по схеме Аркадьева-Маркса на основе конденсаторов емкостью 0,1 мкФ и размерами 460×155×330 мм, формирователь импульса электронного пучка, состоящий из одиночной формирующей линии и последовательно за ней расположенной передающей линии, и устройство проводки электронного пучка. Источник излучения связан с системами его жизнеобеспечения.The radiographic complex contains the main BIM x-ray source (betatron type radiation source) [3, report "UNCORED BETATRON BIM-M A SOURSE OF BREMSSTRAHLUNG FOR FLASH RADIOGRAPHY" Yu.P. Kuropatkin, V.D. Mironenko, V.N. Suvorov, D.I. Zenkov. B.F. Tkachenko PULSE POWER Conference 1998. St. Petersburg, pp. 1669-1673], forming a radiation pulse with a duration substantially shorter than the duration of the recorded process. BIM consists of a betatron proper, an electron beam dumping device on the target, and an injector, which includes a 12-stage voltage multiplier assembled according to the Arkadyev-Marx scheme based on 0.1 μF capacitors and sizes 460 × 155 × 330 mm, a pulse shaper electron beam, consisting of a single forming line and sequentially located behind it a transmission line, and an electronic beam wiring device. The radiation source is connected with its life support systems.

Размеры стационарной платформы, на которой собран БИМ, составляют 7×3 м. Кроме того, комплекс содержит, по меньшей мере, один добавочный источник рентгеновского излучения с отличным от основного энергетическим спектральным диапазоном, различающимся с вышеназванным как минимум на порядок по граничной энергии. Энергетические диапазоны источников заданы в соответствии с оптической толщиной более плотной области объекта исследования и менее плотной. Напротив источников излучения за расположенным на стационарной базе объектом исследования установлены соответствующие им системы регистрации. Источники излучения пространственно разнесены с обеспечением возможности получения изображений в различных ракурсах без перекрытия энергетических диапазонов излучения от источников. Рентгеновская установка снабжена системой синхронизации источников излучения и коллиматорами.The dimensions of the stationary platform on which the BIM is assembled is 7 × 3 m. In addition, the complex contains at least one additional source of x-ray radiation with a different energy spectrum from the main one, which differs from the above by at least an order of magnitude in boundary energy. The energy ranges of the sources are set in accordance with the optical thickness of the denser region of the object of study and less dense. Opposite the radiation sources behind the research object located on a stationary base, the corresponding registration systems are installed. The radiation sources are spatially separated with the possibility of obtaining images in different angles without overlapping the energy ranges of radiation from sources. The X-ray unit is equipped with a radiation source synchronization system and collimators.

К недостаткам можно отнести большие размеры источников излучения, стационарность такой установки. Для ее эксплуатации необходимо строительство специальных защитных сооружений. Минимальное расстояние от источника излучения до объекта исследования строго фиксированное и составляет порядка 5 метров. При проведении взрывных экспериментов возникают проблемы по защите окружающей среды. Кроме того, регистраторы находятся в специальном взрывозащитном сооружении, толщина которого способствует увеличению расстояния от объекта исследования до регистратора и, как следствие, ослаблению теневого изображения на рентгенограмме объекта и понижению информативности опыта. Максимальное количество изображений, которое можно получить с помощью данной установки равно 7.The disadvantages include the large size of the radiation sources, the stationarity of such an installation. For its operation, the construction of special protective structures is necessary. The minimum distance from the radiation source to the object of study is strictly fixed and is about 5 meters. When conducting explosive experiments, problems arise in protecting the environment. In addition, the registrars are located in a special explosion-proof structure, the thickness of which helps to increase the distance from the object of study to the registrar and, as a result, weaken the shadow image on the radiograph of the object and reduce the information content of the experiment. The maximum number of images that can be obtained using this setting is 7.

Создание мобильного радиографического комплекса позволит оперативно, с наименьшими финансовыми и трудовыми затратами повысить интенсивность в точке исследования как минимум в 2÷2,5 раза, что обеспечит более качественную радиографию областей объекта исследований с большими оптическими толщинами и повышение информативности опыта. Кроме того, позволит оптимизировать геометрию опыта изменением положения источника излучения и регистратора относительно объекта исследования, а совместно с выбором необходимого энергетического диапазона источника излучения позволит обеспечить радиографию областей объекта исследований с различными оптическими толщинами.The creation of a mobile radiographic complex will allow us to quickly, with the least financial and labor costs, increase the intensity at the research point by at least 2 ÷ 2.5 times, which will provide better radiography of the areas of the research object with large optical thicknesses and increase the information content of the experiment. In addition, it will allow optimizing the geometry of the experiment by changing the position of the radiation source and the registrar relative to the object of study, and together with the choice of the necessary energy range of the radiation source, it will allow radiography of the areas of the object of study with different optical thicknesses.

Технический результат при создании комплекса заключается в увеличении просвечивающей как минимум в 2÷2,5 раза и разрешающей способности заявляемого комплекса, при уменьшении погрешности измерений, без нанесения вреда окружающей среде, за счет обеспечения его мобильности при проведении экспериментов.The technical result when creating the complex is to increase the translucent at least 2 ÷ 2.5 times and the resolution of the claimed complex, while reducing the measurement error, without harming the environment, by ensuring its mobility during the experiments.

Кроме того, заявляемый комплекс позволяет увеличить количество изображений по сравнению с прототипом.In addition, the inventive complex allows you to increase the number of images compared to the prototype.

Технический результат для источника излучения состоит в обеспечении его малогабаритности с целью использования в составе мобильного радиографического комплекса.The technical result for the radiation source is to ensure its small size for the purpose of use as part of a mobile radiographic complex.

Технический результат для радиографического комплекса достигается за счет того, что в отличие от известного радиографического комплекса для получения изображения быстропротекающих процессов в объекте исследования, содержащего, по меньшей мере, один радиографический многоимпульсный источник излучения с соответствующей ему системой регистрации, в предложенном комплексе в его состав входит как минимум один передвижной модуль с малогабаритным источником излучения и взрывозащитная камера с расположенным в ней объектом исследования, причем составляющие комплекса установлены с возможностью изменения взаимного положения.The technical result for the radiographic complex is achieved due to the fact that, in contrast to the known radiographic complex for obtaining images of fast processes in the research object, containing at least one radiographic multi-pulse radiation source with its corresponding registration system, the proposed complex includes at least one mobile module with a small-sized radiation source and an explosion-proof chamber with the object of study located in it, When in use, the components of the complex are arranged to change the mutual position.

Технический результат для источника излучения бетатронного типа в составе радиографического комплекса достигается за счет того, что в отличие от известного источника излучения бетатронного типа, содержащего бетатрон, устройство сброса электронного пучка на мишень и инжектор, состоящий из формирователя импульса электронного пучка, умножителя напряжения, собранного по схеме Аркадьева-Маркса, и устройства проводки электронного пучка, в предложенном источнике формирователем импульса электронного пучка служит двойная формирующая линия, а умножитель напряжения выбран малогабаритный за счет использования в качестве накопителей электрической энергии конденсаторов с компактными размерами и высокой плотностью запасаемой энергии.The technical result for a betatron type radiation source as part of a radiographic complex is achieved due to the fact that, in contrast to the known betatron type radiation source containing a betatron, the electron beam dumping device on the target and the injector, consisting of an electron beam pulse shaper, a voltage multiplier assembled from the Arkadyev-Marx circuit, and the electron beam wiring device, in the proposed source, the double forming line serves as an electron beam pulse shaper and the voltage multiplier is selected small due to the use of capacitors as compact energy storage devices with compact dimensions and high density of stored energy.

Кроме того, в радиографическом комплексе может быть осуществлена оптимизация эксперимента за счет изменения геометрии опыта посредством обеспечения мобильности составляющих комплекса, что обеспечит достижение более высокой интенсивности излучения в точке исследования при повышении разрешающей способности и уменьшении погрешности измерений.In addition, in the radiographic complex, the experiment can be optimized by changing the geometry of the experiment by ensuring the mobility of the components of the complex, which will achieve a higher radiation intensity at the point of study with an increase in resolution and a decrease in measurement error.

Кроме того, в радиографическом комплексе может быть обеспечена автономность малогабаритного источника излучения при использовании автономного источника питания.In addition, in a radiographic complex, autonomy of a small-sized radiation source can be ensured when using an autonomous power source.

Физическая основа заявляемого изобретения такова. В прототипе минимальное расстояние от источника излучения до объекта исследования строго фиксированное и составляет 5 метров. Эта величина зависит от толщины стены защитного сооружения, где находится источник излучения, от конструкции сборки объекта исследования и от мощности взрывного устройства, используемого в эксперименте. Как известно, интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника излучения.The physical basis of the claimed invention is as follows. In the prototype, the minimum distance from the radiation source to the object of study is strictly fixed and is 5 meters. This value depends on the wall thickness of the protective structure where the radiation source is located, on the assembly structure of the object of study and on the power of the explosive device used in the experiment. As you know, the radiation intensity is inversely proportional to the square of the distance from the radiation source.

В отличие от прототипа в заявленном изобретении минимальное расстояние от источника излучения до объекта исследования, помещенного в ВЗК, за счет мобильности, реализуемой посредством использования как минимум одного передвижного модуля с малогабаритным источником излучения, будет составлять порядка 1 метра. Одновременно использование ВЗК с расположенным в ней объектом исследования позволит приблизить регистратор к объекту. Отпадает необходимость защитного сооружения для регистраторов, что позволяет приблизить их к объекту исследования.In contrast to the prototype, in the claimed invention, the minimum distance from the radiation source to the object of study placed in the OCC, due to the mobility realized through the use of at least one mobile module with a small radiation source, will be about 1 meter. At the same time, using an IBD with an object of study located in it will make it possible to bring the recorder closer to the object. There is no need for a protective structure for registrars, which allows them to be brought closer to the object of study.

За счет уменьшения расстояния от источника излучения до объекта исследования интенсивность излучения в точке объекта исследования вырастет как минимум в 2÷2,5 раза и, как следствие, увеличится просвечивающая способность заявляемого комплекса. Одновременно за счет уменьшения расстояния от объекта исследования до регистратора контрастность теневого изображения на радиограмме объекта также будет увеличиваться. Оптимизация геометрии опыта положением источника излучения и регистратора относительно объекта исследования обеспечит получение более качественных радиограмм областей объекта исследования с большими оптическими толщинами, обеспечит повышение разрешающей способности, а также уменьшение погрешности измерений.By reducing the distance from the radiation source to the object of study, the radiation intensity at the point of the object of study will grow at least 2 ÷ 2.5 times and, as a result, the transmitting ability of the claimed complex will increase. At the same time, by reducing the distance from the object of study to the registrar, the contrast of the shadow image on the radiogram of the object will also increase. Optimization of the geometry of the experiment by the position of the radiation source and the registrar relative to the object of study will provide better radiograms of the areas of the object of study with large optical thicknesses, will increase the resolution, as well as reduce the measurement error.

Такой комплекс с одним источником излучения способен генерировать до трех импульсов и соответственно получать до трех изображений объекта исследования в одном эксперименте. В зависимости от количества источников излучения комплекса максимальное число изображений объекта исследования в одном эксперименте будет кратным трем.Such a complex with one radiation source is capable of generating up to three pulses and, accordingly, obtaining up to three images of the object of study in one experiment. Depending on the number of radiation sources of the complex, the maximum number of images of the object of study in one experiment will be a multiple of three.

Использование ВЗК для размещения объекта исследования при проведении взрывных экспериментов связано с требованиями по защите окружающей среды. Камера локализует все опасные материалы, что делает предлагаемый подход к решению задачи благоприятным с точки зрения экологии. Кроме того, локализация последствий эксперимента с объектом исследования сокращает промежутки времени между опытами за счет значительного снижения времени, необходимого для очистки зоны эксперимента.The use of IBDs to place the object of study during explosive experiments is associated with environmental protection requirements. The camera localizes all hazardous materials, which makes the proposed approach to solving the problem favorable from an environmental point of view. In addition, the localization of the consequences of the experiment with the object of study reduces the time intervals between experiments due to a significant reduction in the time required to clean the experimental area.

В источнике излучения особенности его выполнения по сравнению с прототипом в части, касающейся формирователя импульса электронного пучка, обусловлены тем, что замена последовательности одиночной формирующей и передающей линий, образующих формирователь, конструктивно представляющий собой систему из двух последовательных цилиндрических конденсаторов, на двойную формирующую линию, конструктивно представляющую собой систему из двух концентрических цилиндрических конденсаторов, приводит к снижению габаритов формирователя. В части, касающейся умножителя напряжения замена генератора импульсного напряжения (умножителя) по прототипу на малогабаритный генератор (умножитель) за счет использования в качестве накопителей электрической энергии конденсаторов с малыми (компактными) размерами, но с высокой плотностью запасаемой энергии, а также за счет оригинальной конструкции умножителя также приведет к снижению его габаритов. Общим результатом является снижение габаритов инжектора и соответственно источника излучения. Предложенные изменения источника излучения сделают возможным его использование в составе мобильного радиографического комплекса.In the radiation source, the peculiarities of its implementation in comparison with the prototype in terms of the electron beam shaper are due to the fact that replacing the sequence of a single generating and transmitting lines forming a shaper, which is structurally a system of two consecutive cylindrical capacitors, by a double forming line, structurally which is a system of two concentric cylindrical capacitors, leads to a reduction in the dimensions of the shaper. In the part concerning the voltage multiplier, the replacement of the pulse voltage generator (multiplier) according to the prototype with a small generator (multiplier) due to the use of capacitors with small (compact) sizes, but with a high density of stored energy, as well as due to the original design multiplier will also lead to a decrease in its dimensions. The overall result is a reduction in the size of the injector and, accordingly, the radiation source. The proposed changes in the radiation source will make it possible to use it as part of a mobile radiographic complex.

На фиг. схематично изображен мобильный радиографический комплекс для получения изображения быстропротекающих процессов во взрывном рентгенографическом эксперименте.In FIG. schematically depicts a mobile radiographic complex for obtaining images of fast processes in an explosive x-ray experiment.

В качестве примера конкретной реализации на фиг. изображен мобильный радиографический комплекс где 1, 2 - передвижные фургоны на базе прицепов МА3-5224В; 3 - выдвижная платформа; 4 -откидывающаяся стенка фургона 1; 5 - малогабаритный источник жесткого рентгеновского излучения типа БИМ (по прототипу - основной источник); 6 - конденсаторная батарея; 7 - технологическое оборудование; 8 - взрывозащитная камера (ВЗК); 9 - объект исследования; 10 - коллиматоры; 11 - регистратор изображения.As an example of the specific implementation of FIG. depicts a mobile radiographic complex where 1, 2 - mobile vans based on trailers MA3-5224V; 3 - extendable platform; 4 - the folding wall of a van 1; 5 - small-sized source of hard x-ray radiation of the BIM type (according to the prototype - the main source); 6 - capacitor bank; 7 - technological equipment; 8 - explosion-proof chamber (VZK); 9 - object of study; 10 - collimators; 11 - image recorder.

Малогабаритный источник излучения типа БИМ, содержащий собственно бетатрон, устройство сброса электронного пучка на мишень и инжектор, в состав которого входит формирователь импульса электронного пучка, умножитель напряжения, собранный по схеме Аркадьева-Маркса, и устройство проводки электронного пучка [4, Патент РФ на изобретение 2356193, 20.05.2009] с системами жизнеобеспечения составных узлов источника излучения отличается от основного источника по прототипу тем, что в качестве формирователя использована двойная формирующая линия, а умножитель напряжения взят малогабаритный [5. Патент РФ на изобретение 2317637, 20.02.2008], где используется оригинальная конструкция компоновки элементов, а в качестве накопителей электрической энергии выбраны конденсаторы КМК 100-0,017 с емкостью 0,017 мкФ и компактными размерами 245×120×85 мм с высокой плотностью запасаемой энергии на 45% больше, чем в прототипе. Данный параметр зависит от отношения электрической емкости конденсатора к его геометрическому объему. Чем больше эта величина, тем выше плотность запасаемой энергии конденсатора. Таким образом, усовершенствование конструкции инжектора в части, касающейся использования в качестве формирователя импульса электронного пучка двойной формирующей линии, и в качестве генератора импульсного напряжения (умножитель) малогабаритного умножителя предложенного вида, позволило существенно уменьшить, приблизительно в 3 раза, массогабаритные характеристики источника излучения по сравнению с прототипом, что дало возможность уменьшить размеры платформы, на которой собрана бетатронная установка (БИМ), и использовать в составе заявляемого комплекса передвижной модуль с малогабаритным источником излучения.A small-sized BIM radiation source containing the betatron proper, an electron beam reset device on the target and an injector, which includes an electron beam pulse shaper, a voltage multiplier assembled according to the Arkadyev-Marx scheme, and an electron beam wiring device [4, RF Patent for the invention 2356193, 05/20/2009] with life support systems of composite units of the radiation source differs from the main source according to the prototype in that a double forming line is used as a shaper, and multiply the voltage tester is taken small-sized [5. RF patent for the invention 2317637, 02.20.2008], where the original design of the layout of the elements is used, and KMK capacitors 100-0.017 with a capacity of 0.017 μF and compact dimensions of 245 × 120 × 85 mm with a high energy storage density of 45 were selected as electric energy storage % more than in the prototype. This parameter depends on the ratio of the electric capacitance of the capacitor to its geometric volume. The larger this value, the higher the density of the stored energy of the capacitor. Thus, the improvement of the injector design in terms of the use of a double forming line as an electron beam shaper and as a pulse voltage generator (multiplier) of the proposed type of multiplier made it possible to substantially reduce by approximately 3 times the overall dimensions of the radiation source compared to with a prototype, which made it possible to reduce the size of the platform on which the betatron installation (BIM) is assembled, and use as part of The claimed complex is a mobile module with a small-sized radiation source.

В реализации физического эксперимента передвижные фургоны (1, 2) и ВЗК (8) с объектом исследования (9) размещаются на экспериментальной площадке. Перед опытом стенка (4) фургона (1) откидывается в горизонтальное положение и устанавливается на регулируемые опоры, входящие в комплект фургона. По этой горизонтальной поверхности, служащей основанием, по своим направляющим выдвигается платформа (3) с размещенным на ней малогабаритным источником излучения (5) на необходимое расстояние от ВЗК (8). В непосредственной близости от ВЗК размещается система коллиматоров(10). Регистрируют изображения объекта исследования посредством системы регистрации (11). В фургоне 2 находится конденсаторная батарея импульсного питания бетатрона (6) и технологическое оборудование (7). Управление, контроль, прием и обработка данных физического эксперимента осуществляется со стационарного либо с мобильного пульта управления. Фургоны (1, 2) и пульт управления соединяются разъемными кабельными линиями. Первичным источником электрического питания мобильного радиографического комплекса может служить как стационарная электросеть, так и мобильный автономный источник электропитания, что сделает комплекс полностью автономным. Одну взрывозащитную камеру могут обслуживать несколько мобильных радиографических источников излучения.In the implementation of the physical experiment, mobile vans (1, 2) and VZK (8) with the object of study (9) are placed on the experimental site. Before the experiment, the wall (4) of the van (1) is tilted to a horizontal position and mounted on the adjustable supports included in the van. On this horizontal surface, which serves as the base, a platform (3) extends along its guides with a small-sized radiation source (5) placed on it at the required distance from the SCZ (8). A collimator system (10) is located in the immediate vicinity of the VZK. Images of the object of study are recorded by means of a registration system (11). In van 2 there is a betatron switching capacitor bank (6) and technological equipment (7). Management, control, reception and processing of data from a physical experiment is carried out from a stationary or mobile control panel. Vans (1, 2) and the control panel are connected by detachable cable lines. The primary source of electrical power for the mobile radiographic complex can be both a stationary power grid and a mobile stand-alone power supply, which will make the complex fully autonomous. One explosion-proof chamber can be served by several mobile radiographic radiation sources.

Таким образом, технический результат при создании комплекса заключается в увеличении просвечивающей как минимум в 2÷2,5 раза и разрешающей способности заявляемого комплекса, при уменьшении погрешности измерений, без нанесения вреда окружающей среде, обеспечении его мобильности за счет малогабаритности составляющих при проведении экспериментов.Thus, the technical result when creating the complex is to increase the translucent at least 2 ÷ 2.5 times and the resolution of the claimed complex, while reducing the measurement error, without harming the environment, ensuring its mobility due to the small size of the components during the experiments.

Кроме того, максимальное количество изображений объекта исследований в одном эксперименте умножается на число мобильных радиографических источников излучения комплекса и составляет число, кратное трем.In addition, the maximum number of images of the object of study in one experiment is multiplied by the number of mobile radiographic radiation sources of the complex and is a multiple of three.

Claims (4)

1. Радиографический комплекс для получения изображения быстропротекающих процессов в объекте исследования, содержащий, по меньшей мере, один радиографический многоимпульсный источник излучения с соответствующей ему системой регистрации, отличающийся тем, что в состав комплекса входит как минимум один передвижной модуль с малогабаритным источником излучения и взрывозащитная камера с расположенным в ней объектом исследования, установленные с возможностью изменения взаимного положения.1. Radiographic complex for obtaining images of fast processes in the object of study, containing at least one radiographic multi-pulse radiation source with its corresponding registration system, characterized in that the complex includes at least one mobile module with a small-sized radiation source and explosion-proof camera with the object of research located in it, established with the possibility of changing the relative position. 2. Радиографический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что обеспечена оптимизация эксперимента за счёт изменения геометрии опыта.2. The radiographic complex according to claim 1, characterized in that the experiment is optimized by changing the geometry of the experiment. 3. Радиографический комплекс по п. 1, отличающийся тем, что малогабаритный источник излучения является автономным.3. The radiographic complex according to claim 1, characterized in that the small-sized radiation source is autonomous. 4. Источник излучения, содержащий бетатрон, устройство сброса электронного пучка на мишень и инжектор, состоящий из формирователя импульса электронного пучка, умножителя напряжения, собранного по схеме Аркадьева-Маркса, и устройства проводки электронного пучка, отличающийся тем, что формирователем импульса электронного пучка служит двойная формирующая линия, а умножитель напряжения выбран малогабаритный за счет использования в качестве накопителей электрической энергии конденсаторов с компактными размерами и высокой плотностью запасаемой энергии. 4. A radiation source containing a betatron, a device for dumping an electron beam onto a target and an injector, consisting of an electron beam pulse shaper, a voltage multiplier assembled according to the Arkadyev-Marx scheme, and an electron beam wiring device, characterized in that the electron beam pulse shaper is double the forming line, and the voltage multiplier is selected small due to the use of capacitors with compact dimensions and high density Sai energy.
RU2014114091/28A 2014-04-09 2014-04-09 Mobile radiographic system and betatron-type radiation source for radiographic system RU2548585C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114091/28A RU2548585C1 (en) 2014-04-09 2014-04-09 Mobile radiographic system and betatron-type radiation source for radiographic system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114091/28A RU2548585C1 (en) 2014-04-09 2014-04-09 Mobile radiographic system and betatron-type radiation source for radiographic system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2548585C1 true RU2548585C1 (en) 2015-04-20

Family

ID=53289403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014114091/28A RU2548585C1 (en) 2014-04-09 2014-04-09 Mobile radiographic system and betatron-type radiation source for radiographic system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548585C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708543C1 (en) * 2019-03-19 2019-12-09 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Radiographic installation control system based on betatron-type accelerator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1635169A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-15 Rapiscan Security Products Inc. Self contained mobile x-ray inspection system and method
RU87810U1 (en) * 2009-02-24 2009-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" X-RAY INSTALLATION FOR PREPARING AN IMAGE OF A QUICK PROCESSING PROCESS
RU2431133C1 (en) * 2010-06-03 2011-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" Radiographic complex built around proton accelerator to examine stop-action processes
US20130129048A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Virtual Imaging, Inc. Radiographic imaging apparatus with distributed antenna system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1635169A1 (en) * 2004-09-13 2006-03-15 Rapiscan Security Products Inc. Self contained mobile x-ray inspection system and method
RU87810U1 (en) * 2009-02-24 2009-10-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" X-RAY INSTALLATION FOR PREPARING AN IMAGE OF A QUICK PROCESSING PROCESS
RU2431133C1 (en) * 2010-06-03 2011-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" Radiographic complex built around proton accelerator to examine stop-action processes
US20130129048A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 Virtual Imaging, Inc. Radiographic imaging apparatus with distributed antenna system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708543C1 (en) * 2019-03-19 2019-12-09 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Radiographic installation control system based on betatron-type accelerator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
De Sangro et al. Measuring propagation speed of Coulomb fields
Cipiccia et al. A tuneable ultra-compact high-power, ultra-short pulsed, bright gamma-ray source based on bremsstrahlung radiation from laser-plasma accelerated electrons
US10285252B2 (en) Dual-energy ray scanning system, scanning method and inspecting system
Morace et al. Development of x-ray radiography for high energy density physics
Peach et al. Particle beam radiography
Aleksandrov et al. Increase in the energy density of the pinch plasma in 3D implosion of quasi-spherical wire arrays
Ramanathan et al. Submillimeter-resolution radiography of shielded structures<? format?> with laser-accelerated electron beams
KR20240011673A (en) High-speed 3D radiography using a multipulse X-ray source by deflection of a tube electron beam using an electromagnetic field
Aune et al. X-ray detection with Micromegas with background levels below 10− 6keV− 1cm− 2s− 1
CN106483552A (en) Detection method based on plateform system
Theocharous et al. Use of synchrotron-based radiography to diagnose pulsed power driven wire explosion experiments
RU2548585C1 (en) Mobile radiographic system and betatron-type radiation source for radiographic system
Istokskaia et al. Experimental tests and signal unfolding of a scintillator calorimeter for laser-plasma characterization
WO2002061407A1 (en) High-energy x-ray imaging device and method therefor
Stuchebrov et al. Estimation of radiation doses in X-ray visualization of biological objects
CN103702503A (en) Dual-purposed irradiation device for filtering beam X rays and fluorescent X rays
Stuchebrov et al. Digital X-ray apparatus based on the scanning r-ray gas-discharge detector for studying of interior structure of biological objects
SHiP Collaboration et al. Reconstruction of 400 GeV/c proton interactions with the SHiP-charm project
Zhang et al. The x-ray facilities in-building for calibrations of HXMT
Volpe et al. Proton radiography of cylindrical laser-driven implosions
Calcaterra et al. Measuring propagation speed of Coulomb fields
De Sangro et al. Experimental result on the propagation of Coulomb fields
Kozlov et al. Mobile x-ray complex based on ironless pulsed betatrons. X-ray complex conception for small-angle tomography
Zhang et al. X-ray spectrum estimation of a low-impedance rod pinch diode via transmission-absorption measurement and Monte-Carlo simulation
WO2019233751A1 (en) Pixel detector system optimized for pencil beam scanning proton therapy