RU26678U1 - DEVICE FOR OBTAINING X-RAY RADIATION OF INCREASED INTENSITY - Google Patents

DEVICE FOR OBTAINING X-RAY RADIATION OF INCREASED INTENSITY Download PDF

Info

Publication number
RU26678U1
RU26678U1 RU2002119000/20U RU2002119000U RU26678U1 RU 26678 U1 RU26678 U1 RU 26678U1 RU 2002119000/20 U RU2002119000/20 U RU 2002119000/20U RU 2002119000 U RU2002119000 U RU 2002119000U RU 26678 U1 RU26678 U1 RU 26678U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ray
lens
ray tube
focal spot
focus
Prior art date
Application number
RU2002119000/20U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.А. Кумахов
Н.С. Ибраимов
А.В. Лютцау
А.Д. Звонков
А.В. Котелкин
С.В. Никитина
Е.В. Лихушина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Институт рентгеновской оптики"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Институт рентгеновской оптики" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Институт рентгеновской оптики"
Priority to RU2002119000/20U priority Critical patent/RU26678U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU26678U1 publication Critical patent/RU26678U1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

Устройство для получения рентгеновского излучения повышенной интенсивностиDevice for obtaining x-rays of high intensity

Полезная модель относится к средствам для получения рентгеновского излучения, в частности к средствам, нредназначенным для использования при исследовании и испытании веществ, материалов или приборов.The utility model relates to means for producing x-ray radiation, in particular to means intended for use in the study and testing of substances, materials or devices.

Известно использование синхротронов или накопительных колец для получения рентгеновского излучения высокой интенсивности (см.: Синхротронное излучение. Под ред. К.Кунца. Москва, издательство «Мир, 1981, с. 80 - 89 1). При этом из весьма широкого спектра синхротронного излучения выделяется необходимая спектральная полоса в рентгеновском диапазоне. Однако источники синхротронного излучения, в том числе накопительные кольца, представляют собой сложнейшие капитальные сооружения, стоимость которых достигает сотен миллионов долларов. Так, накопительные кольца, спектр излучения которых включает рентгеновский диапазон, имеют диаметр не менее 50 м(1,с.80).It is known to use synchrotrons or storage rings to obtain high-intensity X-rays (see: Synchrotron radiation. Edited by K. Kunts. Moscow, Mir Publishing House, 1981, pp. 80 - 89 1). In this case, from the very wide spectrum of synchrotron radiation, the necessary spectral band in the X-ray range is distinguished. However, synchrotron radiation sources, including storage rings, are the most complex capital structures, the cost of which reaches hundreds of millions of dollars. So, storage rings, the emission spectrum of which includes the x-ray range, have a diameter of at least 50 m (1, p. 80).

Вместе с тем источники синхротронного излучения до недавнего времени являлись практически единственным видом источников, позволяющих получить достаточную для целей исследований и испытаний спектральную плотность узконаправленного рентгеновского излучения в требуемом рабочем диапазоне.At the same time, until recently, synchrotron radiation sources were practically the only type of sources that made it possible to obtain a spectral density of narrowly directed x-ray radiation sufficient for research and testing in the required operating range.

Ситуация изменилась с появлением рентгеновских капиллярных линз, использующих явление полного внешнего отражения (В.А.Аркадьев, А.И.Коломийцев, М.А.Кумахов и др. Широкополосная рентгеновская оптика с большой угловой апертурой. Успехи физических наук, 1989, том 157, выпуск 3, с. 529-537 2), впоследствии полз ивших известность как линзы Кумахова (см.The situation changed with the advent of x-ray capillary lenses using the phenomenon of total external reflection (V.A. Arkadyev, A.I. Kolomiytsev, M.A. Kumakhov, etc. Broadband X-ray optics with a large angular aperture. Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1989, Volume 157 , Issue 3, pp. 529-537 2), subsequently crawling to fame as Kumakhov lenses (see

патент США №5,175,755, опубл. 29,12.92 3 и др.). Благодаря фокусирующим свойствам лииз Кумахова интеисивпость сравнительно маломощного источника может быть существенно увеличена. Реализующее эту возможность известное устройство (патент США .№5,570,408, опубл. 29.10.96 4) содержит рентгеновскую трубку, создающую расходящееся рентгеновское излучение, и рентгеновскую линзу в виде совокупности изогнутых каналов с использованием многократного полного внещнего отражения рентгеновского излучения от их стенок. Последняя установлена и выполнена с возможностью захвата части расходящегося пучка излучения рентгеновской трубки и преобразования его в квазипараллельное или сфокусированное. Согласно расчетам, приведенным в международной заявке PCT/RU 00/00324 (международная публикация WO 02/12871 от 14.02.2002) 5) с помощью такого устройства может быть достигнута интенсивность, сравнимая с интенсивностью рентгеновского излучения на выходе синхротронного источника.US patent No. 5,175,755, publ. 29.12.92 3 et al.). Due to the focusing properties of the Kumakhov liis, the interactions of a relatively low-power source can be significantly increased. Realizing this opportunity, the known device (US patent. No. 5,570,408, publ. 10/29/96 4) contains an x-ray tube that creates diverging x-ray radiation, and an x-ray lens in the form of a set of curved channels using multiple external external reflection of x-ray radiation from their walls. The latter is installed and made with the possibility of capturing part of the divergent beam of radiation of the x-ray tube and converting it into quasi-parallel or focused. According to the calculations given in the international application PCT / RU 00/00324 (international publication WO 02/12871 of 02/14/2002) 5) using such a device, an intensity comparable to the intensity of the x-ray radiation at the output of the synchrotron source can be achieved.

Известное устройство 4 наиболее близко к предлагаемому.Known device 4 is closest to the proposed.

Использование в указанном известном устройстве рентгеновской трубки предполагает совмещение фокального пятна ее мишени с входным фокусом рентгеновской линзы (точкой пересечения продолжений осевых линий каналов линзы, находящейся на продолжении ее продольной оси). При этом возможности линзы по концентрации расходящегося излучения рентгеновской трубки эффективно используются лишь в случае квазиточечного фокального пятна источника, когда его размер сопоставим с размером входной фокусной области линзы в плоскости, перпендикулярной продольной оси линзы. Возможность увеличения интенсивности выходного излученры устройства путем повышения интенсивности излучения, исходящего из фокального пятна столь малых размеров, ограничена тепловой прочностью материала мишени. Если же для предотвращения разрушения мишени в зоне фокального пятна увеличить размер последнего, то часть его элементов не сможет участвовать в формировании выходного излучения устройства, так как излучение этих элементов не будет захватываться линзой. В известном устройстве не может быть обеспечено, в частности, удовлетворительное сопряжение рентгеновской линзы и рентгеновской трубки с мишенью, имеющей фокальное пятно в виде штриха (линейный фокус).The use of an x-ray tube in said known device involves combining the focal spot of its target with the input focus of the x-ray lens (the point of intersection of the extensions of the axial lines of the lens channels located on the extension of its longitudinal axis). Moreover, the capabilities of the lens in the concentration of divergent radiation of the x-ray tube are effectively used only in the case of a quasi-point focal spot of the source, when its size is comparable to the size of the input focal region of the lens in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the lens. The possibility of increasing the intensity of the output radiation of the device by increasing the intensity of the radiation emanating from a focal spot of such small dimensions is limited by the thermal strength of the target material. If, however, to prevent the destruction of the target in the focal spot zone, the size of the latter is increased, then some of its elements will not be able to participate in the formation of the output radiation of the device, since the radiation of these elements will not be captured by the lens. In the known device, in particular, satisfactory pairing of the x-ray lens and the x-ray tube with a target having a focal spot in the form of a dash (linear focus) cannot be ensured.

Предлагаемая полезная модель направлена на получение технического результата, заключающегося в повышении интенсивности излучения на его выходе путем эффективного использования излучения фокального пятна мишени рентгеновской трубки, имеющего конечные размеры, превышающие, в том числе значительно, размеры фокусной области рентгеновской линзы в размером входной фокусной области линзы в плоскости, перпендикулярной продольной оси линзы.The proposed utility model is aimed at obtaining a technical result, which consists in increasing the radiation intensity at its output by efficiently using the radiation of the focal spot of the target of the x-ray tube, which has finite dimensions, including, significantly, the dimensions of the focal region of the x-ray lens in the size of the input focal region of the lens in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the lens.

Для этого предлагаемое устройство, как и названное выше наиболее близкое к нему 4, содержит рентгеновскую трубку, формирующую расходящийся пучок рентгеновского излучения, и рентгеновскую линзу, установленную и выполненную с возможностью захвата части расходящегося пучка излучения рентгеновской трубки и преобразования его в квазипараллельное или сфокусированное.For this, the proposed device, like the one closest to it 4 mentioned above, contains an x-ray tube forming a diverging x-ray beam, and an x-ray lens mounted and configured to capture a part of the diverging beam of the x-ray tube and converting it into quasi-parallel or focused.

В отличие от известного устройства, в предлагаемом устройстве рентгеновская трубка выполнена с фокальным пятном мишени, размер которого превосходит размер фокусной области рентгеновской линзы в плоскости, перпендикулярной продольной оси линзы, причем рентгеновская трубка установлена таким образом, что фокальное пятно ее мишени имеет смещение относительно входного фокуса рентгеновской линзы по продольной оси рентгеновской линзы.In contrast to the known device, in the proposed device, the x-ray tube is made with a focal spot of the target, the size of which exceeds the size of the focal region of the x-ray lens in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the lens, and the x-ray tube is mounted so that the focal spot of its target is offset from the input focus x-ray lens along the longitudinal axis of the x-ray lens.

Фокальное пятно мишени рентгеновской трубки предпочтительно должно находиться в пределах телесного угла, образуемого продолжениями каналов рентгеновской линзы в сторону выходного окна рентгеновской трубки. Этот телесный угол состоит из двух частей, симметричных относительно входного фокуса рентгеновской линзы; часть, расположенную между входным фоьсусом и входным торцом рентгеновской линзы, обычно называют углом захвата.The focal spot of the target of the x-ray tube should preferably be within the solid angle formed by the extensions of the channels of the x-ray lens towards the exit window of the x-ray tube. This solid angle consists of two parts symmetrical with respect to the input focus of the x-ray lens; the part located between the input fossus and the input end of the x-ray lens is usually called the capture angle.

Оптимальным является такое взаимное расположение рентгеновской трубки и рентгеновской линзы, при котором фокальное пятно мишени рентгеновской трубки полностью расположено в пределах указанного телесного угла и своими периферийными точками достигает границ этого угла. В этом случае в формировании выходного излучения устройства участвуют все элементы фокального пятна мишени рентгеновской трубки и все каналы рентгеновской линзы, включая периферийные, наиболее удаленные от продольной оси.The optimum is the mutual arrangement of the x-ray tube and the x-ray lens, in which the focal spot of the target of the x-ray tube is completely located within the specified solid angle and reaches its boundaries with its peripheral points. In this case, all elements of the focal spot of the target of the x-ray tube and all channels of the x-ray lens, including peripheral ones farthest from the longitudinal axis, are involved in the formation of the output radiation of the device.

Смеш;ение фокального пятна мишени рентгеновской трубки относительно входного фокуса рентгеновской линзы фокуса возможно в пределах любой из названный частей указанного телесного угла, т.е. как в сторону приближения к входному торцу линзы, так и в сторону удаления от него.The mixing of the focal spot of the target of the x-ray tube relative to the input focus of the x-ray focus lens is possible within any of the named parts of the indicated solid angle, i.e. both in the direction of approaching the input end of the lens, and in the direction of moving away from it.

Мишень рентгеновской трубки может иметь, в частности, линейный фокус. В этом случае возможна как ортогональная, так и наклонная по отношению к продольной оси рентгеновской линзы ориентация линейного фокуса.The target of the x-ray tube may have, in particular, a linear focus. In this case, the orientation of the linear focus is possible both orthogonal and inclined with respect to the longitudinal axis of the x-ray lens.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируются чертежами:The proposed utility model is illustrated by drawings:

-на фиг. 1 и фиг. 2 приведены схематические изображения устройств с рентгеновскими линзами двух типов при отсутствии смещения фокального пятна мишени рентгеновской трубки относительно входного фокуса линзы;FIG. 1 and FIG. 2 shows schematic images of two types of devices with x-ray lenses in the absence of a shift in the focal spot of the target of the x-ray tube relative to the input focus of the lens;

-фиг. 3 и фиг. 4 иллюстрируют работу устройств с двумя типами рентгеновских линз при различных смеш;ениях фокального пятна мишени рентгеновской трубки относительно входного фокуса линзы;-Fig. 3 and FIG. Figure 4 illustrates the operation of devices with two types of x-ray lenses at different mixtures: focal spot of the target of the x-ray tube relative to the input focus of the lens;

-фиг. 5 и фиг. 7 иллюстрируют работу устройств с двумя типами рентгеновских линз при использовании рентгеновской трубки с линейным фокусом;-Fig. 5 and FIG. 7 illustrates the operation of devices with two types of x-ray lenses using a linear focus x-ray tube;

-на фиг. 6 показана возможность управления формой поперечного сечения квазипараллельного выходного пучка при использовании рентгеновской трубки с линейным фокусом;FIG. 6 shows the ability to control the cross-sectional shape of a quasi-parallel output beam using an X-ray tube with a linear focus;

- на фиг. 8 и фиг. 9 показано использование рентгеновских линз двух типов в устройстве с наклонным положением линейного фокуса рентгеновской трубки относительно продольной оси линзы.- in FIG. 8 and FIG. 9 shows the use of two types of x-ray lenses in a device with an inclined position of the linear focus of the x-ray tube relative to the longitudinal axis of the lens.

Рентгеновские линзы, используемые как в предлагаемом устройстве, так и в наиболее близком к нему известном устройстве, - линза 1 для фокусирования расходящегося рентгеновского излучения, создаваемого источником 2 и линза 3 для преобразования указанного излучения в квазипараллельное - показаны соответственно на фиг. 1 и фиг. 2. Обе линзы содержат множество каналов 4 транспортировки рентгеновского излучения с использованием явления многократного полного внешнего отражения. Линза 1 в целом имеет форму бочки, т.е. сужается к обоим торцам - входному (приемному) 5 и выходному 6. Линза 3 имеет форму полубочки и сужается только к входному торцу 5. Поток излучения из выходного торца 6 линзы 1 сходится в окрестности точки 7 пересечения продолжений осевых линий каналов 4 - выходного фокуса линзы. Поток 8 излучения из выходного торца 9 линзы 3 квазипараллелен. Осевые линии продолжений каналов 4 обеих линз 1 и 3, выходящих из их входных торцов 5 в сторону источника 2 рентгеновского излучения, сходятся в точке 10 - входном фокусе линзы. Фокусы 7, 10 расположены на продольной оси 11 линз 1,3.X-ray lenses used both in the proposed device and in the closest known device — lens 1 for focusing the diverging x-ray radiation generated by source 2 and lens 3 for converting said radiation to quasi-parallel — are shown respectively in FIG. 1 and FIG. 2. Both lenses contain multiple channels 4 for transporting x-ray radiation using the phenomenon of multiple total external reflection. Lens 1 is generally barrel-shaped, i.e. tapers to both ends - input (receiving) 5 and output 6. Lens 3 has a half-barrel shape and tapers only to the input end 5. The radiation flux from the output end 6 of the lens 1 converges in the vicinity of the point 7 of the intersection of the axial lines of the channels 4 - the output focus of the lens . The radiation flux 8 from the output end 9 of the lens 3 is quasi-parallel. The axial lines of the extensions of the channels 4 of both lenses 1 and 3, emerging from their input ends 5 toward the x-ray source 2, converge at point 10, the input focus of the lens. The foci 7, 10 are located on the longitudinal axis 11 of the lens 1.3.

Для обозначения рентгеновских линз двух названных типов получили распространение соответственно термины «полная линза и «полулинза. Соответствующая терминология используется и ниже при описании предлагаемого устройства; в тех случаях, когда не имеется в виду какой-либо конкретный из двух названных типов, используются термины «линза или «рентгеновская линза.For the designation of x-ray lenses of the two types mentioned, the terms “full lens and” half-lens, respectively, have become widespread. The corresponding terminology is used below in the description of the proposed device; in cases where one of the two named types is not meant, the terms "lens or" x-ray lens are used.

Современные рентгеновские линзы получают по технологии изготовления монолитных линз, в которых (как условно показано на фиг. 1 и фиг. 2) стенки соседних каналов 4 транспортировки излучения контактируют друг с другом по всей длине, а сами каналы имеют переменное по длине поперечное сечение, изменяющееся по тому же закону, что и полное поперечное сечениеModern x-ray lenses are obtained by the technology of manufacturing monolithic lenses in which (as conventionally shown in Fig. 1 and Fig. 2) the walls of adjacent channels 4 for transporting radiation are in contact with each other along the entire length, and the channels themselves have a variable cross-section along the length, varying by the same law as the full cross section

линзы (V.M.Andreevsky, M.V.Gubarev, P.LZhidkin, M.A.Kumakhov, A.V.Noskin, I.Yu. Ponomarev, ICh.Z.Ustok. X-ray waveguide system with a variable crosssection of the sections. The IV-th All-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids. Book of Abstracts (May 15-19, 1990, Elbrus settlement, KabardinoBalkarian ASSR, USSR, pp. 177-178) 6. Прогрессивным направлением в технологии изготовления монолитных линз является технология так называемых интегральных линз, обеспечивающая получение линз с каналами, диаметр которых, и соответственно, размер фокусной области в поперечном направлении может составлять доли микрона (международная заявка PCT/RU 00/00206, международная публикация WO 01/29845 от 26.04.2001 патент США №6,271,534, опубл. 07.08.2001 8). Поэтому использование в известном устройстве 4 линз последних поколений эффективно только в сочетании с микрофокусными рентгеновскими трубками. При больших размерах фокального пятна 12 мишени рентгеновской трубки 2 линза, фокус 10 которой не смещен относительно фокального пятна, захватывает излучение только части элементов этого пятна, находящихся в пределах фокусной области линзы. Размер этой области в поперечном направлении, как уже отмечалось, имеет порядок поперечного размера d каналов линзы (более точной является оценка d + 2/(9сг, где всг - критический угол полного внешнего отражения, зависящий от энергии используемого излучения и материала стенок каналов транспортировки излучения;/- фокусное расстояние линзы со стороны входа - расстояние между фокусом 10 и входным торцом 5, см. фиг. 1 и фиг. 2). Для излучения элементов фокального пятна, находящихся вне фокусной области линзы, не выполняется условие полного внешнего отражения, и это излучение, попав на входы каналов 4 транспортировки излучения, не распространяется по ним.lenses (VMAndreevsky, MVGubarev, P.LZhidkin, MAKumakhov, AVNoskin, I.Yu. Ponomarev, ICh.Z.Ustok. X-ray waveguide system with a variable crosssection of the sections. The IV-th All-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids. Book of Abstracts (May 15-19, 1990, Elbrus settlement, KabardinoBalkarian ASSR, USSR, pp. 177-178) 6. The progressive direction in the technology of manufacturing monolithic lenses is the technology of so-called integral lenses, which provides obtaining lenses with channels whose diameter and, accordingly, the size of the focal region in the transverse direction can be fractions of a micron (international application PCT / RU 00/00206, international publication WO 01/29845 of 26. 04.2001 US patent No. 6,271,534, published on 07/07/2001 8) Therefore, the use of the latest generation 4 lenses in the known device is effective only in combination with microfocus x-ray tubes. With a large focal spot 12 of the target of the x-ray tube 2 lens, focus 10 of which is not offset relative to focal spot, captures the radiation of only part of the elements of this spot that are within the focal region of the lens. The size of this region in the transverse direction, as already noted, is of the order of the transverse size d of the lens channels (more accurate is the estimate d + 2 / (9cg, where vsr is the critical angle of total external reflection, depending on the energy of the radiation used and the material of the walls of the radiation transport channels ; / - the focal length of the lens from the input side - the distance between the focus 10 and the input end 5, see Fig. 1 and Fig. 2). For the radiation of the elements of the focal spot outside the focal region of the lens, the condition of complete external pressure, and this radiation, having got to the inputs of the channels 4 for transporting radiation, does not propagate through them.

В предлагаемом устройстве могут быть использованы и неострофокусные рентгеновские трубки. При этом, несмотря на конечные размеры фокального пятна мишени трубки, полной линзой, как и в случае квазиточечного источника, формируется сходящийся в точку рентгеновский пучок, а полулинЗОЙ - квазипараллельный рентгеновский пучок. В последнем случае формируемый пучок в поперечном сечении повторяет форму проекции фокального пятна мишени рентгеновской трубки на плоскость, перпендикулярную продольной оси полулинзы.In the proposed device can be used and non-focus x-ray tubes. In this case, despite the finite size of the focal spot of the target of the tube, a full lens, as in the case of a quasi-point source, forms an X-ray beam converging to a point, and half-LINE - a quasi-parallel X-ray beam. In the latter case, the beam being formed in the cross section repeats the projection shape of the focal spot of the target of the x-ray tube onto a plane perpendicular to the longitudinal axis of the half lens.

Сказанное иллюстрируется фиг. 3 для полной линзы 1 и фиг. 4, фиг. 5 для полулинзы 3. На этих и последующих чертежах полная линза 1 и полулинза 3 изображены схематически с заменой криволинейных образующих бочкообразных поверхностей ломаными линиями; при этом левые и правые части полной линзы 1 выделены разной штриховкой.The foregoing is illustrated in FIG. 3 for the full lens 1 and FIG. 4, FIG. 5 for half lens 3. In these and subsequent drawings, the full lens 1 and half lens 3 are shown schematically with the replacement of the curved generatrices of barrel-shaped surfaces with broken lines; while the left and right parts of the full lens 1 are highlighted by different hatching.

На фиг. 3 показаны два положения 12.1 и 12.2 фокального пятна мишени рентгеновской трубки. В показанных на фиг. 3 случаях фокальное пятно имеет форму круга. В положении 12.1 фокальное пятно смещено относительно фокуса 10 полной линзы 1 по продольной оси 11 в направлении удаления от входного торца 5. В положении 12.2 смещение имеет противоположный характер - в направлении приближения к входному торцу 5. В обоих случаях фокальное пятно вписано в телесный угол 13, образуемый продолжениями каналов полной линзы 1 в сторону источника расходящегося рентгеновского излучения. Поэтому в обоих показанных на фиг. 3 случаях в полной линзе 1 используются все каналы транспортировки излучения. Излучение, выходящее из выходного торца 6 полной линзы, при обоих (12.1 и 12.2) положениях фокального пятна мишени рентгеновской трубки фокусируется в точке 7 - как если бы использовался точечный источник излучения, находящийся в фокусе 10 полной линзы. В перпендикулярной продольной оси 11 плоскости 14, расположенной правее выходного фокуса 7, может быть получено рентгеновское изображение 15 фокального пятна мишени трубки, имеющее размер, зависящий от удаления плоскости 14 от фокуса 7.In FIG. 3 shows two positions 12.1 and 12.2 of the focal spot of an x-ray tube target. As shown in FIG. In 3 cases, the focal spot has the shape of a circle. At position 12.1, the focal spot is offset relative to the focus 10 of the full lens 1 along the longitudinal axis 11 in the direction of removal from the input end 5. At position 12.2, the offset is opposite in the direction of approach to the input end 5. In both cases, the focal spot is inscribed in the solid angle 13 formed by the continuation of the channels of the full lens 1 in the direction of the source of diverging x-ray radiation. Therefore, in both shown in FIG. In 3 cases, in the full lens 1, all radiation transport channels are used. The radiation emerging from the output end face 6 of the full lens, at both positions (12.1 and 12.2) of the focal spot of the target of the x-ray tube, is focused at point 7 - as if a point radiation source located at the focus 10 of the full lens were used. In the perpendicular longitudinal axis 11 of the plane 14, located to the right of the output focus 7, an x-ray image 15 of the focal spot of the target tube can be obtained, having a size depending on the distance of the plane 14 from the focus 7.

На фиг. 4 показано преобразование расходящегося излучения рентгеновской трубки, осуществляемое по.лулинзой 3, при таких же, как на фиг. 3,In FIG. 4 shows the conversion of the divergent radiation of an x-ray tube carried out by lulinza 3, for the same as in FIG. 3

положениях 12.1 и 12.2 фокального пятна мишени рентгеновской трубки. Как и на фиг. 3, фокальное пятно в обоих положениях (12.1 и 12.2) вписано в телесный угол 13, образуемый продолжениями каналов полулинзы 3 в сторону источника расходящегося рентгеновского излучения. Поэтому в полулинзе 3 в обоих показанных на фиг. 4 случаях используются все каналы транспортировки излучения. Поток 8 излучения, выходящего из полулинзы 3, является квазипараллельным - таким же, каким он был бы в случае точечного рентгеновского источника, расположенного в фокусе 10.positions 12.1 and 12.2 of the focal spot of the x-ray tube target. As in FIG. 3, the focal spot in both positions (12.1 and 12.2) is inscribed in the solid angle 13 formed by the extensions of the channels of the half lens 3 towards the source of the diverging x-ray radiation. Therefore, in the half lens 3 in both shown in FIG. In 4 cases, all radiation transport channels are used. The flux 8 of radiation emerging from the half lens 3 is quasi-parallel - the same as it would be in the case of a point x-ray source located at focus 10.

Возможность захвата линзой излучения, исходящего из всей площади фокального пятна мишени рентгеновской трубки, при использовании полной линзы обеспечивает наибольшую интенсивность в выходном фокусе, а при использовании полулинзы - наибольщую плотность энергии в формируемом квазипараллельном пучке.The ability of the lens to capture radiation emanating from the entire area of the focal spot of the target of the x-ray tube, when using a full lens, provides the highest intensity in the output focus, and when using a half-lens, the highest energy density in the generated quasiparallel beam.

Как отмечалось выше, при использовании полулинзы можно получить пучок, который в поперечном сечении повторяет форму проекции фокального пятна мищени рентгеновской трубки на плоскость, перпендикулярную продольной оси полулинзы. Фиг. 5 иллюстрирует реализацию этой возможности в случае, когда фокальное пятно имеет форму вытянутого прямоугольника (так называемый линейный фокус). Один и тот же по форме выходной пучок 13 может быть получен при двух положениях 17.1, 17.2 фокального пятна мишени, симметричных относительно фокуса 10 полулинзы 3.As noted above, when using a half-lens, it is possible to obtain a beam that in cross section repeats the projection of the focal spot of the scaffold of the x-ray tube onto a plane perpendicular to the longitudinal axis of the half-lens. FIG. 5 illustrates the implementation of this feature when the focal spot has the shape of an elongated rectangle (the so-called linear focus). The same shape of the output beam 13 can be obtained at two positions 17.1, 17.2 of the focal spot of the target, symmetrical with respect to the focus 10 of the half lens 3.

Возможность получения квазипараллельного пучка прямоугольной формы (в том числе, в виде штриха - сильно вытянутого прямоугольника) без энергетических потерь, присущих коллимационному методу формирования такого пучка, делает весьма перспективным применение предлагаемого устройства в дифрактометрических исследованиях.The possibility of obtaining a quasiparallel beam of a rectangular shape (including, in the form of a dash, a strongly elongated rectangle) without the energy losses inherent in the collimation method of forming such a beam, makes the use of the proposed device in diffractometric studies very promising.

метрами выходного параллельного пучка (позиции 19-21 на фиг. 6), включая в процесс или выключая из процесса формирования выходного пучка часть каналов полулинзы 3. При приближении фокального пятна 18 мишени трубки к фокусу 10 полулинзы 3 наступает момент, когда излучение от некоторых периферийных элементов фокального пятна не может быть захвачено полулинзой. При этом форма выходного пучка уже не соответствует форме фокального пятна. Начиная с момента, когда излучение способны захватывать все каналы полулинзы, форма пучка перестает изменяться и соответствует форме поперечного сечения полулинзы (позиция 22 на фиг. 6).meters of the output parallel beam (positions 19-21 in Fig. 6), including in the process or off from the process of forming the output beam part of the channels of the half lens 3. When the focal spot 18 of the target of the tube approaches the focus 10 of the half lens 3, the moment comes when the radiation from some peripheral focal spot elements cannot be captured by a half lens. Moreover, the shape of the output beam no longer corresponds to the shape of the focal spot. Starting from the moment when all the channels of the half-lens are able to capture radiation, the shape of the beam ceases to change and corresponds to the cross-sectional shape of the half-lens (position 22 in Fig. 6).

Для того, чтобы возбудить на исследуемом образце область прямоугольной формы сходящимся или расходящимся рентгеновским пучком, можно использовать полную линзу 1 в сочетании с рентгеновской трубкой, имеющей линейный фокус. Если линейный фокус занимает положения 23.1 или 23.2 (фиг. 7), то полная линза 1 в плоскостях, перпендикулярных продольной оси 11, формирует рентгеновские изображения линейного фокуса. На фиг. 7 показано такое изображение 24, сформированное расходящимися лучами в плоскости 14, расположенной за выходным фокусом 7. Если бы эта плоскость была расположена между выходным торцом 6 полной линзы и ее выходным фокусом 7, то указанное изображение было бы сформировано сходящимися лучами. Прямоугольниками 25, 26 на фиг. 7 показана используемая часть каналов полной линзы 1 при фокальном пятне мишени рентгеновской трубки, имеющем прямоугольную форму.In order to excite a region of a rectangular shape on the test sample by a converging or diverging x-ray beam, a full lens 1 can be used in combination with an x-ray tube having a linear focus. If the linear focus occupies the positions 23.1 or 23.2 (Fig. 7), then the full lens 1 in the planes perpendicular to the longitudinal axis 11 forms x-ray images of the linear focus. In FIG. 7 shows such an image 24 formed by diverging beams in a plane 14 located behind the output focus 7. If this plane were located between the output end 6 of the full lens and its output focus 7, then this image would be formed by converging beams. Rectangles 25, 26 in FIG. 7 shows the usable portion of the channels of a full lens 1 with a focal spot of an x-ray tube target having a rectangular shape.

Проиллюстрированная приведенными выше примерами эквивалентность расположения фокального пятна мишени рентгеновской трубки по разные стороны от входного фокуса линзы позволяет реализовать устройство при наличии конструктивных ограничений на приближение линзы к источнику (такие ограничения имеют место, в частности, в случае использования короткофокусной линзы и рентгеновской трубки с боковым выводом излучения).The equivalence of the location of the focal spot of the target of the x-ray tube on opposite sides of the input focus of the lens, illustrated by the above examples, allows the device to be implemented in the presence of constructive restrictions on the approach of the lens to the source (such restrictions occur, in particular, in the case of using a short-focus lens and an x-ray tube with side output radiation).

Для этого достаточно использовать расположение, соответствующее вариантам 12.1 (фиг. 3, фиг. 4), 17.1 (фиг. 5), 23.1 (фиг. 7), т.е. смещать фокальное пятно мишени трубки из фокуса линзы в направлении удаления от ее входного торца, и использовать слабо сфокусированную рентгеновскую трубку.To do this, it is enough to use the location corresponding to options 12.1 (Fig. 3, Fig. 4), 17.1 (Fig. 5), 23.1 (Fig. 7), i.e. to shift the focal spot of the target of the tube from the focus of the lens in the direction of removal from its input end, and use a weakly focused x-ray tube.

Для наиболее полного использования энергии излучения трубки с линейным фокусом можно прибегнуть также к его наклонному расположению относительно продольной оси 11 линзы (фиг. 8). Излучение всех элементов линейного фокуса 27 захватывается полной линзой 1 и концентрируется в ее выходном фокусе 7.For the most full use of the radiation energy of the tube with a linear focus, you can also resort to its inclined location relative to the longitudinal axis 11 of the lens (Fig. 8). The radiation of all elements of the linear focus 27 is captured by the full lens 1 and is concentrated in its output focus 7.

Фиг. 9 иллюстрирует аналогичную ситуацию применительно к полулинзе 3. На этом чертеже показаны два варианта расположения фокального пятна мищени рентгеновской трубки - перпендикулярно (28) и наклонно (29) к продольной оси 11 полулинзы 3.FIG. 9 illustrates a similar situation with respect to the half lens 3. In this drawing, two variants of the location of the focal spot of the scaffold of the x-ray tube are shown — perpendicular (28) and inclined (29) to the longitudinal axis 11 of the half lens 3.

При одинаковых удельных яркостях фокальных пятен 28 и 29 интенсивность выходного квазипараллельного пучка в случае наклонного положения пятна 29 будет выше.At the same specific brightnesses of the focal spots 28 and 29, the intensity of the output quasi-parallel beam in the case of an inclined position of the spot 29 will be higher.

Если форма каждого из фокальных пятен 28, 29 является соответствующим коническим сечением поверхности, ограничивающей телесный угол 13, то для транспортировки излучения будут использованы все каналы полулинзы 3. Поэтому выходящий из нее пучок 8 по форме не будет отличаться от того, который имеет место при точечном источнике, размещенном во входном фокусе 10.If the shape of each of the focal spots 28, 29 is the corresponding conical section of the surface bounding the solid angle 13, then all channels of the half lens 3 will be used to transport the radiation. Therefore, the beam 8 emerging from it will not differ in shape from that which occurs with the point source located at input focus 10.

Предлагаемое устройство, представленное описанными вариантами его выполнения и использования, позво.11яет простыми средствами обеспечить приемлемую интенсивность излучения при проведении исследований с использованием маломощных рентгеновских трубок.The proposed device, represented by the described options for its implementation and use, allows simple means to provide an acceptable radiation intensity when conducting studies using low-power x-ray tubes.

Источники информацииSources of information

1.Синхротронное излучение. Под ред. К.Кунца. Москва, издательство «Мир, 1981.1. Synchrotron radiation. Ed. K. Kuntsa. Moscow, Mir Publishing House, 1981.

2.В.А.Аркадьев, А.И.Коломийцев, М.А.Кумахов и др. Широкополосная рентгеновская онтика с большой угловой апертурой. Успехи физических наук, 1989, том 157, выпуск 3, с. 529-537.2. V.A. Arkadiev, A. I. Kolomiytsev, M. A. Kumakhov and others. Broadband X-ray ontics with a large angular aperture. Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1989, Volume 157, Issue 3, p. 529-537.

3.Патент США №5,175,755 (опубл. 29.12.92).3. U.S. Patent No. 5,175,755 (publ. 29.12.92).

4.Патент США 5,570,408 (опубл. 29.10.96).4. U.S. Patent 5,570,408 (publ. 10/29/96).

5.Международная заявка PCT/RU 00/00324 (международная публикация WO 02/12871 от 14.02.2002).5. International application PCT / RU 00/00324 (international publication WO 02/12871 of 02/14/2002).

6.V.M.Andreevsky, M.V.Gubarev, P.I.Zhidkin, M.A.Kumakhov, A.V.Noskin, I.Yu. Ponomarev, Kh.Z.Ustok. X-ray waveguide system with a variable cross-section of the sections. The IV-th Ail-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids. Book of Abstracts (May 15 -19, 1990, Elbrus settlement, Kabardino-Balkarian ASSR, USSR, pp. 177-178).6.V.M. Andreevsky, M.V. Gubarev, P.I. Zhidkin, M.A. Kumakhov, A.V. Noskin, I.Yu. Ponomarev, Kh.Z.Ustok. X-ray waveguide system with a variable cross-section of the sections. The IV-th Ail-Union Conference on Interaction of Radiation with Solids. Book of Abstracts (May 15-19, 1990, Elbrus settlement, Kabardino-Balkarian ASSR, USSR, pp. 177-178).

7.Международная заявка PCT/RU 00/00206 (международная публикация WO 01/29845 от 26.04.2001).7. International application PCT / RU 00/00206 (international publication WO 01/29845 of 04/26/2001).

8.Патент США №6,271,534 (опубл. 07.08.2001).8. US patent No. 6,271,534 (publ. 07.08.2001).

Claims (6)

1. Устройство для получения рентгеновского излучения повышенной яркости, содержащее рентгеновскую трубку, формирующую расходящийся пучок рентгеновского излучения, и рентгеновскую линзу, установленную и выполненную с возможностью захвата части расходящегося пучка излучения рентгеновской трубки и преобразования его в квазипараллельное или сфокусированное, отличающееся тем, что рентгеновская трубка выполнена с фокальным пятном мишени, размер которого превосходит размер фокусной области рентгеновской линзы в плоскости, перпендикулярной продольной оси рентгеновской линзы, при этом рентгеновская трубка установлена таким образом, что фокальное пятно ее мишени имеет смещение относительно входного фокуса рентгеновской линзы по продольной оси рентгеновской линзы.1. A device for producing x-ray radiation of increased brightness, comprising an x-ray tube forming a diverging x-ray beam, and an x-ray lens mounted and configured to capture a portion of the diverging x-ray beam and converting it into a quasi-parallel or focused one, characterized in that the x-ray tube made with a focal spot of the target, the size of which exceeds the size of the focal region of the x-ray lens in the plane, perpendicular the longitudinal axis of the x-ray lens, while the x-ray tube is mounted so that the focal spot of its target is offset relative to the input focus of the x-ray lens along the longitudinal axis of the x-ray lens. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фокальное пятно мишени рентгеновской трубки имеет смещение относительно входного фокуса рентгеновской линзы в сторону приближения к входному торцу рентгеновской линзы. 2. The device according to claim 1, characterized in that the focal spot of the target of the x-ray tube has an offset relative to the input focus of the x-ray lens toward approaching the input end of the x-ray lens. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фокальное пятно мишени рентгеновской трубки имеет смещение относительно фокуса рентгеновской линзы в сторону удаления от входного торца рентгеновской линзы. 3. The device according to claim 1, characterized in that the focal spot of the target of the x-ray tube has an offset relative to the focus of the x-ray lens away from the input end of the x-ray lens. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что фокальное пятно мишени рентгеновской трубки полностью расположено в пределах телесного угла, образуемого продолжениями каналов рентгеновской линзы в сторону выходного окна рентгеновской трубки, и своими периферийными точками достигает границ этого угла. 4. The device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the focal spot of the target of the x-ray tube is completely located within the solid angle formed by the extensions of the channels of the x-ray lens towards the output window of the x-ray tube, and reaches its boundaries with its peripheral points. 5. Устройство по п.5, отличающееся тем, что рентгеновская трубка имеет линейный фокус. 5. The device according to claim 5, characterized in that the x-ray tube has a linear focus. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что линейный фокус рентгеновской трубки ориентирован наклонно по отношению к продольной оси рентгеновской линзы.
Figure 00000001
6. The device according to claim 5, characterized in that the linear focus of the x-ray tube is oriented obliquely with respect to the longitudinal axis of the x-ray lens.
Figure 00000001
RU2002119000/20U 2002-07-23 2002-07-23 DEVICE FOR OBTAINING X-RAY RADIATION OF INCREASED INTENSITY RU26678U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002119000/20U RU26678U1 (en) 2002-07-23 2002-07-23 DEVICE FOR OBTAINING X-RAY RADIATION OF INCREASED INTENSITY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002119000/20U RU26678U1 (en) 2002-07-23 2002-07-23 DEVICE FOR OBTAINING X-RAY RADIATION OF INCREASED INTENSITY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU26678U1 true RU26678U1 (en) 2002-12-10

Family

ID=38315673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002119000/20U RU26678U1 (en) 2002-07-23 2002-07-23 DEVICE FOR OBTAINING X-RAY RADIATION OF INCREASED INTENSITY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU26678U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2001213151B2 (en) X-ray measuring and testing system
US7933383B2 (en) X-ray generator with polycapillary optic
US4951304A (en) Focused X-ray source
JP3734366B2 (en) X-ray analyzer
US6389101B1 (en) Parallel x-ray nanotomography
US9892811B2 (en) Optical design method for X-ray focusing system using rotating mirror, and X-ray focusing system
JP2011089805A (en) X-ray focusing device
JP2007093316A (en) X-ray focusing arrangement
RU26678U1 (en) DEVICE FOR OBTAINING X-RAY RADIATION OF INCREASED INTENSITY
KR20210138042A (en) Apparatus for forming a uniform intensity distribution with bright or dark edges
JPH0727993A (en) Optical system with uniformalized light beam
RU2210126C1 (en) Device for producing high-brightness x-radiation
JP2005519288A (en) X-ray microscope
JP5338483B2 (en) X-ray focusing device
JP2008137104A (en) Method and device for optical tweezers
US20050226372A1 (en) X-ray image magnifying device
RU24312U1 (en) LENS FOR CONCENTRATION OF RADIATION IN THE FORM OF NEUTRAL OR CHARGED PARTICLES WITH A SCAN OF FOCUS SPOT POSITION
JP2008089977A (en) Irradiating device and irradiating system having the same
JP6430208B2 (en) X-ray irradiation equipment
Hertz et al. Compact water-window x-ray microscopy with a droplet laser-plasma source
JP2010025740A (en) X-ray condensing device
Arkadiev et al. X-ray focusing in capillary structures
JP4589546B2 (en) Laser processing apparatus and processing method
RU2348996C1 (en) Device for formation of directed bundle of x-rays
Vincze et al. Optimization of tapered capillary optics for use at the microfocus beamline (ID 13) at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)

Legal Events

Date Code Title Description
ND1K Extending utility model patent duration
PC1K Assignment of utility model

Effective date: 20091123

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20100724