RU2720535C1 - Method and apparatus for high-speed analysis of extended objects in motion using frequency pulsed x-ray sources and electronic radiation detectors - Google Patents

Method and apparatus for high-speed analysis of extended objects in motion using frequency pulsed x-ray sources and electronic radiation detectors Download PDF

Info

Publication number
RU2720535C1
RU2720535C1 RU2019139504A RU2019139504A RU2720535C1 RU 2720535 C1 RU2720535 C1 RU 2720535C1 RU 2019139504 A RU2019139504 A RU 2019139504A RU 2019139504 A RU2019139504 A RU 2019139504A RU 2720535 C1 RU2720535 C1 RU 2720535C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ray
radiation
speed
pulses
anode
Prior art date
Application number
RU2019139504A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Алексеевич Дворцов
Александр Александрович Комарский
Сергей Романович Корженевский
Никита Сергеевич Корженевский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Субмикроволновая Диагностическая Аппаратура" (ООО "СДА")
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 "Субмикроволновая Диагностическая Аппаратура" (ООО "СДА") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Субмикроволновая Диагностическая Аппаратура" (ООО "СДА")
Priority to RU2019139504A priority Critical patent/RU2720535C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2720535C1 publication Critical patent/RU2720535C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • B07C5/3425—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to roentgenoscopic, roentgenographic and roentgenospectral apparatus and is intended for obtaining X-ray image and excitation of secondary radiation, as well as for radiometric separation of mineral raw materials and concentration of minerals. Increased repetition frequency of X-ray pulses to 10 kHz at average power of more than 3 kW in an electron beam in continuous operation, which is enabled to form both a point X-ray focus required for projection studies, and an extended focal spot of the required shape and area to produce uniform X-ray beams of large area.EFFECT: enabling high-speed radiometric studies of 100 % of the lengthwise areas of both the individual objects in motion and material flows with a time resolution of 100 mcs and more, as well as possibility of uniform homogeneous high-power x-ray launch with width of 800 mm for excitation of secondary radiation of different nature.2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к способам как для получения проекционного рентгеновского изображения так и возбуждения вторичного излучения и к рентгеновским аппаратам, а именно, к рентгеноскопическим, рентгенографическим и рентгеноспектральным аппаратам для промышленного применения, в частности, к рентгеновским устройствам для радиометрической сепарации минерального сырья и обогащения полезных ископаемых.The invention relates to methods for both obtaining a projection x-ray image and excitation of secondary radiation, and to x-ray apparatuses, namely, x-ray, radiographic and x-ray spectral devices for industrial use, in particular, x-ray devices for radiometric separation of mineral raw materials and mineral processing.

Одной из востребованных областей применения источников рентгеновского излучения является радиометрическая сепарация минерального сырья, позволяющая проводить обогащение исходной горной массы.One of the popular applications for x-ray sources is radiometric separation of mineral raw materials, which allows enrichment of the original rock mass.

В настоящее время существует несколько способов сепарации минерального сырья, основанных на облучении минерального сырья ионизирующим излучением, в результате чего происходит как изменение характеристик первичного излучения, так и возбуждение различных видов вторичного ионизирующего, либо неионизирующего излучения, что позволяет сепарировать облучаемые материалы в зависимости от их физических свойств.Currently, there are several methods for the separation of mineral raw materials, based on the irradiation of mineral raw materials with ionizing radiation, resulting in both a change in the characteristics of the primary radiation and the excitation of various types of secondary ionizing or non-ionizing radiation, which allows you to separate the irradiated materials depending on their physical properties.

Известен способ и устройство, реализующее разделение дробленого минерального материала, содержащего люминесцирующие под воздействием ионизирующего излучения минералы, на обогащаемый и хвостовой продукты [патент РФ № 2517613, В07С, 5/342, опубл. 27.05.2014 г.]. Рентгенолюминесцентный сепаратор содержит средство транспортировки сепарируемого материала, источник импульсного ионизирующего рентгеновского излучения, фотоприемное устройство для регистрации люминесценции, задатчик пороговых значений интенсивности сигнала люминесценции и пороговых значений параметров разделения, блок синхронизации, устройство цифровой обработки сигнала люминесценции. Устройство также содержит исполнительный механизм и приемники обогащаемого минерала и хвостового продукта. A known method and device that implements the separation of crushed mineral material containing luminescent under the influence of ionizing radiation minerals, enriched and tail products [RF patent No. 2517613, V07C, 5/342, publ. May 27, 2014]. The X-ray luminescent separator comprises a means for transporting the separated material, a source of pulsed ionizing x-ray radiation, a photodetector for recording luminescence, a setter of threshold values of the luminescence signal intensity and threshold values of the separation parameters, a synchronization unit, a digital processing unit of the luminescence signal. The device also contains an actuator and receivers of the enriched mineral and tail product.

Недостатком данного способа является невозможность детектирования и сепарирования люминесцирующих минералов, расположенных как внутри вмещающей породы, так и люминесцирующих минералов, находящихся на грани куска исходной породы, отвернутой от детектора фотоприемного устройства, поскольку возбуждаемое в процессе люминесценции оптическое излучение обладает малой проникающей способностью. В результате чего, требуется проведение повторного дробления до более малого класса по крупности исследуемой фракции, с целью обеспечения гарантированного выхода грани люминесцирующего минерала на поверхность вмещающей породы, после чего минерал становится возможно обнаружить. Это ведет к высоким энергозатратам, поскольку объем исходной вмещающей породы не сокращается, а стоимость и длительность каждого этапа измельчения возрастает с уменьшением размера получаемой фракции. Кроме того, данная операция сопровождается измельчением не только пустой горной массы, но и искомых минералов, что крайне нежелательно в случае сепарации самоцветов, алмазов и других подобных кристаллов. Например, для гарантированного обнаружения алмазов размером до 1 мм, на обогатительных фабриках применяется последовательное дробление горной массы до фракции -50,0 мм, -25,0 мм, -12,5 мм, -6,0 мм, -3,0 мм и -1,0 мм. Таким образом, поскольку содержание алмазов в кимберлите редко превышает 5 карат/тонну, приходится 6 раз последовательно измельчать 1 тонну кимберлита для добычи 1 грамма алмазов. То есть, фактически, для сепарации 1 грамма алмаза данным методом требуется измельчить 6 тонн исходной руды. Также недостатком способа и устройства является значительное количество ложных срабатываний, поскольку вмещающая порода может содержать как искомые, так и малоценные рентгенолюминесцирующие материалы. Так в алмазоносных породах такими малоценными материалами являются кальциты и цирконы. Кроме того, период следования импульсов излучения длительностью 0,5 мс в данном устройстве равен 4 мс. Такой период следования импульсов, с учетом размера площади регистрирующего фотоприемного детектора, позволил достигнуть скорости перемещения исследуемого материала не более 3 м/с. The disadvantage of this method is the inability to detect and separate luminescent minerals located both inside the host rock and luminescent minerals located on the verge of a piece of the original rock, turned away from the detector of the photodetector, since the optical radiation excited during luminescence has low penetrating ability. As a result, re-crushing to a smaller class by size of the studied fraction is required in order to ensure a guaranteed exit of the luminescent mineral face to the surface of the host rock, after which it becomes possible to detect the mineral. This leads to high energy consumption, since the volume of the original host rock is not reduced, and the cost and duration of each grinding stage increases with a decrease in the size of the obtained fraction. In addition, this operation is accompanied by grinding not only the empty rock mass, but also the desired minerals, which is extremely undesirable in the case of separation of gems, diamonds and other similar crystals. For example, for guaranteed detection of diamonds up to 1 mm in size, enrichment plants use sequential crushing of rock mass to a fraction of -50.0 mm, -25.0 mm, -12.5 mm, -6.0 mm, -3.0 mm and -1.0 mm. Thus, since the diamond content in kimberlite rarely exceeds 5 carats / ton, it is necessary to grind 1 ton of kimberlite 6 times in succession to produce 1 gram of diamonds. That is, in fact, for the separation of 1 gram of diamond by this method, it is required to grind 6 tons of the initial ore. Another disadvantage of the method and device is a significant number of false positives, since the host rock can contain both the desired and low-value X-ray luminescent materials. So in diamondiferous rocks such low-value materials are calcites and zircons. In addition, the repetition period of radiation pulses with a duration of 0.5 ms in this device is 4 ms. Such a pulse repetition period, taking into account the size of the area of the recording photodetector detector, made it possible to reach a speed of movement of the studied material of no more than 3 m / s.

Известно устройство, применяемое для реализации способа, описанного выше и приведенного в патенте РФ № 2517613, В07С, 5/342, опубл. 27.05.2014 г., предназначенное для генерации рентгеновского излучения в импульсном режиме [Источники питания с импульсным выходом – основа рентгенолюминесцентных сепараторов.
Владимиров Е. Н., Казаков Л. В., Лебедева О. К. (НПП «Буревестник», ОАО) // I Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгенов-
ской техники. Программа и материалы конференции. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ
«ЛЭТИ», 2014. С. 7-8]. A device is known that is used to implement the method described above and described in the patent of the Russian Federation No. 2517613, В07С, 5/342, publ. 05/27/2014, intended for the generation of X-ray radiation in a pulsed mode [Power supplies with a pulsed output - the basis of X-ray luminescent separators.
Vladimirov E.N., Kazakov L.V., Lebedeva O.K. (NPP "Burevestnik", OJSC) // I All-Russian Scientific and Practical Conference of X-ray Producers
technique. Program and conference materials. SPb .: Publishing House of SPbGETU
"LETI", 2014. S. 7-8].

Недостатком данного устройства является применение рентгеновского аппарата с термоэмиссионными рентгеновскими трубками серии БХВ. Данные трубки имеют термоэмиссионный катод протяженностью всего 110 мм. Поскольку интенсивность рентгеновского излучения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от фокусного пятна, то для получения поля рентгеновского излучения относительно равной интенсивности в плоскости детектора, что необходимо для работы системы регистрации данного устройства, приходится ограничивать ширину потока исследуемого материала до 400 мм, что снижает производительность устройства. Кроме того, максимальный ток трубки ограничен значением 330 мА, что возбуждает люминесценцию низкой интенсивности и заставляет, как использовать высокочувствительные фотоэлектронные умножители ФЭУ-85 или R-6094 (Hamamatsu) для регистрации этого свечения, так и ограничивать скорость перемещения исследуемого материала через зону облучения и регистрации.The disadvantage of this device is the use of x-ray apparatus with thermionic x-ray tubes series BHV. These tubes have a thermionic cathode with a length of only 110 mm. Since the intensity of the x-ray radiation decreases inversely with the square of the distance from the focal spot, in order to obtain the x-ray field of relatively equal intensity in the plane of the detector, which is necessary for the registration system of this device, it is necessary to limit the flow width of the test material to 400 mm, which reduces the productivity of the device. In addition, the maximum tube current is limited to 330 mA, which excites low-intensity luminescence and forces both to use high-sensitivity photomultiplier tubes ФЭУ-85 or R-6094 (Hamamatsu) to register this glow, and to limit the speed of movement of the material under study through the irradiation zone and registration.

Известен способ, реализующий разделение минерального материала, содержащего флюоресцирующие под воздействием ионизирующего излучения минералы [патент РФ № 2372611, G01C, 23/223, опубл. 10.11.2009 г.]. Сущность заключается в том, что анализируемый материал облучают рентгеновским излучением, измеряют интенсивности рентгеновских флуоресцентных линий определяемых элементов и рассчитывают его состав по измеренным интенсивностям, поскольку каждый химический элемент обладает своим характеристическим спектром рентгеновского излучения, причем энергия каждой определенной линии спектра (К, L, M, N) возрастает с увеличением атомного номера элемента.A known method that implements the separation of mineral material containing fluorescent under the influence of ionizing radiation minerals [RF patent No. 2372611, G01C, 23/223, publ. November 10, 2009]. The essence is that the analyzed material is irradiated with x-ray radiation, the intensities of the x-ray fluorescence lines of the determined elements are measured, and its composition is calculated from the measured intensities, since each chemical element has its own characteristic spectrum of x-ray radiation, and the energy of each particular line of the spectrum (K, L, M , N) increases with increasing atomic number of the element.

Недостатком данного способа является невозможность детектирования и сепарирования минералов, расположенных внутри вмещающей породы, либо находящихся на грани куска исходной породы, отвернутой от детектора приемного устройства, поскольку возбуждаемое в процессе флюоресценции характеристическое излучение обладает малой эффективной энергией и, как следствие, малой проникающей способностью. Например, энергия самой жесткой L-линии для свинца (атомный номер Z=82) составляет 88 кэВ, для кальция (Z=20) равняется 4 кэВ, а для более легких элементов, таких как бериллий (Z=4), натрий (Z=11) всего лишь 0,05-0,87 кэВ. Проникающая способность такого излучения в горных породах и рудах очень мала (от 0,5-1,0 мм до 1-1,5 см). Кроме того, обычные счетчики Гейгера не фиксируют характеристическое излучение такой энергии и для регистрации применяются пропорциональные или сцинтилляционные детекторы (Nal+Tl), которые в состоянии регистрировать излучение с энергией не менее 0,5 кэВ. В результате невозможно разделить излучение близких по атомному номеру элементов, из-за низкой разрешающей способностью по энергии у сцинтилляционных детекторов [Головин К.Б. и др. Ядерная геофизика. Учебное пособие. — Саратов: СГУ, 2014. — 140 с.]. Таким образом, согласно «Инструкции по проведению геофизических исследований рудных скважин МПР РФ от 6 декабря 2000г.» методы, использующие характеристическое излучение, применимы только  оценки полезных компонентов или вредных примесей, представленных элементами, имеющими порядковый атомный номер Z от 22 (титан) до 83 (висмут), у которых характеристическое излучение находится в пределах 4-90 кэВ, что исключает данный метод для определения, например, углерода Z=6, входящего в алмаз, бериллия Z=4, входящего в изумруд, и многих других элементов, характерных для горных пород. Кроме того, необходимость многократного измельчения добытой горной массы сохраняется при рентгенофлюоресцентном способе, как и при использовании рентгенолюминесцентного способа сепарации.The disadvantage of this method is the inability to detect and separate minerals located inside the host rock, or located on the verge of a piece of the original rock, turned away from the detector of the receiving device, since the characteristic radiation excited in the process of fluorescence has low effective energy and, as a consequence, low penetrating ability. For example, the energy of the hardest L-line for lead (atomic number Z = 82) is 88 keV, for calcium (Z = 20) it is 4 keV, and for lighter elements such as beryllium (Z = 4), sodium (Z = 11) only 0.05-0.87 keV. The penetrating power of such radiation in rocks and ores is very small (from 0.5-1.0 mm to 1-1.5 cm). In addition, conventional Geiger counters do not record the characteristic radiation of such energy and proportional or scintillation detectors (Nal + Tl) are used for recording , which are able to detect radiation with an energy of at least 0.5 keV. As a result, it is impossible to separate the radiation of elements close in atomic number due to the low energy resolution of scintillation detectors [KB Golovin and other nuclear geophysics. Tutorial. - Saratov: SSU, 2014. - 140 p.]. Thus, according to the "Instructions for conducting geophysical exploration of ore wells MPR RF of December 6, 2000." methods using characteristic radiation are applicable only to estimates of useful components or harmful impurities represented by elements having atomic number Z from 22 (titanium) to 83 (bismuth), in which characteristic radiation is in the range of 4-90 keV, which excludes this method to determine, for example, carbon Z = 6 entering into diamond, beryllium Z = 4 entering into emerald, and many other elements characteristic of rocks. In addition, the need for multiple grinding of the mined rock remains with the X-ray fluorescence method, as well as when using the X-ray fluorescence separation method.

Известны способ сепарации частиц полезного материала и устройство для его осуществления [патент РФ №2517148, МПК В03В 13/00 (2006.01), приоритет 28.12.2012 г., опубл. 27.05.2014 г], включающий облучение анализируемого материала пучком первичного рентгеновского излучения, регистрирование проникающего рентгеновского излучения, сравнение сигнала с пороговым значением и выделение частицы полезного материала по результатам сравнения. Анализируемый материал облучают на ленте движущегося транспортера плоскопараллельным пучком первичного рентгеновского излучения с расходимостью не более 0,1°, поперечное сечение которого меньше размера частиц полезного материала. После чего регистрируют интенсивность проходящего проникающего рентгеновского излучения позиционно-чувствительным детектором. При этом координату X положения частицы на ленте транспортера определяют позиционно-чувствительным детектором, а координату Y определяют исходя из скорости ленты транспортера. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего рентгено-оптически связанные источник первичного излучения, коллиматор первичного излучения и детектор. A known method of separating particles of useful material and a device for its implementation [RF patent No. 2517148, IPC B03B 13/00 (2006.01), priority 12/28/2012, publ. 05.27.2014 g], including irradiating the analyzed material with a beam of primary x-ray radiation, recording penetrating x-ray radiation, comparing the signal with a threshold value and isolating a particle of useful material according to the comparison results. The analyzed material is irradiated on a moving conveyor belt with a plane-parallel beam of primary x-ray radiation with a divergence of not more than 0.1 °, the cross section of which is smaller than the particle size of the useful material. After that, the intensity of the transmitted penetrating x-ray radiation is recorded by a position-sensitive detector. In this case, the X coordinate of the particle position on the conveyor belt is determined by a position-sensitive detector, and the Y coordinate is determined based on the speed of the conveyor belt. The method is carried out using a device containing x-ray optically coupled source of primary radiation, a primary radiation collimator and a detector.

Недостатком данного способа и устройства является требование формирования веерного пучка излучения, поперечное сечение которого меньше размера частиц полезного материала. Поскольку минимальный размер интересующих алмазов и самоцветов равняется 1,0 мм, то необходимо формировать рентгеновский пучок поперечным сечением менее 1,0 мм, что является технически трудно разрешимой задачей. Кроме того, селективность и достоверность сепарации для алмазного сырья недостаточна, так как алмазы могут находиться в потоке материала, направляемого на сепарацию, в нераскрытом виде, при этом не существует надежного способа различить включенный алмаз от нароста или выемки на частице пустой породы с помощью позиционно-чувствительного детектора.The disadvantage of this method and device is the requirement of forming a fan beam of radiation, the cross section of which is smaller than the particle size of the useful material. Since the minimum size of diamonds and gems of interest is 1.0 mm, it is necessary to form an x-ray beam with a cross section of less than 1.0 mm, which is technically difficult to solve. In addition, the selectivity and reliability of separation for rough diamonds is insufficient, since diamonds can be in the undisclosed form in the flow of material sent for separation, and there is no reliable way to distinguish the included diamond from the growth or excavation on a gangue particle using positional sensitive detector.

Известны устройство и способ двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии [Рентгенографические сепараторы НПП «Буревестник»
Жогин И. Л., Романовская Т. Е., Никитин И. М. (НПП «Буревестник»)// II Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгенов-
ской техники. Программа и материалы конференции. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ
«ЛЭТИ», 2015. С. 64-68], реализующий облучение руды рентгеновским излучением с энергией 40кэВ и 52 кэВ с помощью рентгеновского аппарата постоянного тока с термоэмиссионной рентгеновской трубкой, и последующим получением проекционного рентгеновского изображения с помощью линейного фотодиодного детектора с ячейкой 0,4 мм и сепарацию минералов по коэффициенту ослабления излучения. A known device and method of dual-energy x-ray absorptiometry [X-ray separators NPP "Petrel"
Zhogin I. L., Romanovskaya T. E., Nikitin I. M. (NPP “Petrel”) // II All-Russian Scientific and Practical Conference of X-ray Producers
technique. Program and conference materials. SPb .: Publishing House of SPbGETU
“LETI”, 2015. P. 64-68], which implements irradiation of ore with x-rays with energies of 40 keV and 52 keV using a direct current X-ray apparatus with a thermionic x-ray tube, and then obtaining a projection x-ray image using a linear photodiode detector with cell 0, 4 mm and mineral separation by attenuation coefficient.

Недостатком данного способа и устройства является невозможность сепарации минералов в непрерывно двигающейся по конвейеру горной массы с линейной скоростью более 0,1 м/с. Термоэмиссионный способ получения свободных электронов в рентгеновской трубке, требующийся для получения двух определенных значений энергии излучения равных 40 кэВ и 52 кэВ, накладывает ограничения на максимальный ток трубки, связанный с предельно допустимым значением тока накала термоэмиссионного катода. Превышение тока накала приводит к перегоранию нити накала и выходу трубки из строя. На сегодняшний день не удалось создать рентгенографическую термоэмиссионную рентгеновскую трубку с анодным током значением более 0,5 ампера. В результате, необходимая для работы линейного фотодиодного детектора доза на уровне 1-2 мкЗв/кадр в плоскости входного окна детектора генерируется аппаратом с термоэмиссионной трубкой за время не менее 5 мс. За такое время, при скорости перемещения исследуемого объекта 0,1 м/с, объект переместится на 0,5 мм, что равняется 50% размера минералов, представляющих интерес при сепарации самоцветов и алмазов, следовательно, рентгеновское изображение будет полностью смазанным, что сделает невозможным однозначно выделить алмаз на фоне окружающей породы. Таким образом, получение проекционного изображения минералов размером 1,0 мм, находящихся в движении со скоростью более 0,1 м/с, является трудно реализуемым, из-за токовых ограничений термоэмиссионных источников рентгеновского излучения.The disadvantage of this method and device is the inability to separate minerals in a continuously moving rock mass along a conveyor with a linear velocity of more than 0.1 m / s. The thermionic emission method for producing free electrons in an x-ray tube, which is required to obtain two specific values of the radiation energy of 40 keV and 52 keV, imposes restrictions on the maximum tube current associated with the maximum permissible value of the glow current of the thermionic cathode. Excessive current leads to burnout of the filament and the failure of the tube. To date, it has not been possible to create an X-ray thermal emission X-ray tube with an anode current of more than 0.5 amperes. As a result, the dose necessary for the operation of the linear photodiode detector at a level of 1-2 μSv / frame in the plane of the detector input window is generated by the apparatus with a thermionic tube for a period of at least 5 ms. During such a time, at a moving speed of the investigated object of 0.1 m / s, the object will move by 0.5 mm, which is 50% of the size of the minerals of interest in the separation of gems and diamonds, therefore, the x-ray image will be completely blurred, which will make it impossible uniquely highlight a diamond against the background of the surrounding rock. Thus, obtaining a projection image of 1.0 mm minerals in motion at a speed of more than 0.1 m / s is difficult to implement, due to current limitations of thermionic sources of x-ray radiation.

Ближайшим аналогом заявляемого способа и устройства является способ импульсной наносекундной рентгеновской регистрации быстропротекающих процессов путем подключения предварительно заряженного конденсатора с помощью газового коммутатора к взрывоэмиссионной рентгеновской трубке и формирования импульса излучения высокой мощности [Пальчиков Е.И. Рентгеновская аппаратура и методики для диагностики динамических процессов в многофазных средах: дис. д.т.н. Новосибирск. Учреждение РАН Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. 2009 г.]. В данном способе используется явление взрывной электронной эмиссии, и облучение объекта исследования производится единичным импульсом рентгеновского излучения наносекундной длительности, доза которого достаточна для выполнения полного цикла регистрации приемником излучения. Анодный ток трубки при взрывной электронной эмиссии достигает значений нескольких сот ампер, а пиковая мощность, при напряжении 100 кВ превышает 10 МВт, что позволяет получать дозу, необходимую для работы приемников излучения, за один импульс длительностью менее 100 наносекунд. Таким образом, достигается регистрация динамически подвижных систем с высокой геометрической резкостью. Так, при движении объекта со скоростью 1 м/с его перемещение при экспозиции 100 нс составит 0,1 мкм, что обеспечивает получение изображения объекта миллиметрового размера с достаточной геометрической резкостью.The closest analogue of the proposed method and device is a method of pulsed nanosecond X-ray registration of fast processes by connecting a pre-charged capacitor using a gas switch to an X-ray explosion tube and generating a high-power radiation pulse [E. Palchikov X-ray equipment and techniques for the diagnosis of dynamic processes in multiphase media: dis. Doctor of Technical Sciences Novosibirsk Institution of the Russian Academy of Sciences M.A. Lavrentiev SB RAS. 2009]. In this method, the phenomenon of explosive electron emission is used, and the object of study is irradiated with a single pulse of nanosecond x-ray radiation, the dose of which is sufficient to complete the entire recording cycle of the radiation receiver. During explosive electron emission, the anode current of the tube reaches several hundred amperes, and the peak power at a voltage of 100 kV exceeds 10 MW, which makes it possible to obtain the dose necessary for the operation of radiation receivers in one pulse with a duration of less than 100 nanoseconds. Thus, registration of dynamically moving systems with high geometric sharpness is achieved. So, when an object moves at a speed of 1 m / s, its movement at an exposure of 100 ns will be 0.1 μm, which provides an image of an object of millimeter size with sufficient geometric sharpness.

Недостатком данного способа является способ формирования импульса излучения высокой мощности: путем подключения емкостного накопителя энергии к рентгеновской трубке с помощью электрического разряда наносекундной длительности, требующейся для возникновения эффекта взрывной электронной эмиссии, в среде газа высокого давления. Поскольку при прохождении разряда в газовой среде происходит ионизация газа и образование плазмы в канале разряда, то требуется время на рекомбинацию плазмы и восстановление электрической прочности промежутка, что существенно ограничивает частоту следования импульсов. Так в устройстве аппарата ПИР 100/240, используемого для достижения результата данным способом, используется отпаянный газовый разрядник-обостритель высокого давления типа Р-43, Р-48. В результате, частота следования импульсов не превышает 4 Гц при работе в продолжительном режиме. Таким образом, исследуемый объект при скорости движения 0,1 м/с за время, равное периоду следования импульсов, 250 мс, проходит 25 мм, что превышает зону регистрации многих электронных приемников излучений, и приводит к потере информации о значительной части исследуемого объекта. Например, ширина ячейки линейного фотодетектора, применяемого в рентгеновских сепараторах производства НПП «Буревестник» [Рентгенографические сепараторы НПП «Буревестник» Жогин И. Л., Романовская Т. Е., Никитин И. М. (НПП «Буревестник»)// II Всероссийская научно-практическая конференция производителей рентгенов-
ской техники. Программа и материалы конференции. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ
«ЛЭТИ», 2015. С. 64-68], равняется 0,4 мм, следовательно, при частоте следования импульсов 4 Гц и скорости движения конвейерной ленты всего 0,1 м/с будет получено изображение эквивалентное 1,6% площади, прошедшего через детектор объекта. Информация по 98,4% оставшейся площади объекта не будет получена. Кроме того, известны скоростные цифровые видеокамеры, обеспечивающие скорость съемки до 6600 к/с с разрешением 2048х1952 и размером пикселя 13,5 мкм, например, Phantom V2640 производства Vision Research. Таким образом, использование такой видеокамеры совместно с быстрым рентгенолюминофором, например, CsI:Tl, интенсивность послесвечения которого снижается до уровня 0,13 от интенсивности свечения в момент прекращения возбуждения люминесценции всего за 0,1 мс [Мелешко А.А. Время-разрешенная оптическая спектроскопия сцинтилляционных кристаллов CsI(Tl): дис. к.ф.-м.н. Томск. ГОУ ВПО «Томский политехнический университет». 2009 г.], позволяет создавать системы регистрации с временным разрешением до 0,15 мс. Данный способ и устройство не позволит реализовать возможности такой системы регистрации, поскольку минимальная длительность интервала между импульсами составляет 250 мс. Также напряжение срабатывания применяемого отпаянного разрядника-обострителя зависит от условий окружающей среды, продолжительности работы установки, поскольку изменение температуры газонаполненного прибора по любой из выше описанных причин ведет к изменению давления газа в замкнутом объеме и, следовательно, к изменению электрической прочности межэлектродного промежутка. Таким образом, для импульсных генераторов рентгеновского излучения с емкостным накопителем энергии и газоразрядными коммутаторами характерна нестабильность энергии излучения от импульса к импульсу, что затрудняет внедрение данного способа и устройства для автоматической обработки получаемых рентгеновских изображений. Кроме того, в данном устройстве для непосредственной генерации рентгеновского излучения используются отпаянные рентгеновские трубки серии ИМА, которые из-за особенностей конструкциине позволяют осуществить эффективный отвод тепла из зоны анода, подвергающейся электронной бомбардировке, что ограничивает как среднюю мощность трубки на уровне 100-150 Вт, так и продолжительность работы. Например, продолжительность непрерывной работы импульсных рентгеновских аппаратов серии АРИНА, использующих такой тип трубки, ограничена 15 минутами в час, после чего необходимо провести охлаждение устройства. Также электродные системы такой конструкции не позволяют получать однородное фокусное пятно размером более 5 см, что не обеспечивает формирование в плоскости детектора, удаленного от рентгеновского фокусного пятна на расстояние не более 100 см, однородного рентгеновского пучка большой площади.The disadvantage of this method is the method of generating a high-power radiation pulse: by connecting a capacitive energy storage device to an X-ray tube using an electric discharge of nanosecond duration, which is required for the effect of explosive electron emission in a high-pressure gas medium. Since gas is ionized and plasma is formed in the discharge channel during the passage of a discharge in a gaseous medium, it takes time to recombine the plasma and restore the electrical strength of the gap, which significantly limits the pulse repetition rate. So in the device apparatus PIR 100/240, used to achieve the result by this method, a sealed gas spark gap-high pressure sharpener type R-43, R-48 is used. As a result, the pulse repetition rate does not exceed 4 Hz when operating in continuous mode. Thus, the studied object at a speed of 0.1 m / s for a time equal to the pulse repetition period, 250 ms, passes 25 mm, which exceeds the registration area of many electronic radiation detectors, and leads to the loss of information about a significant part of the studied object. For example, the cell width of a linear photodetector used in X-ray separators produced by NPP Burevestnik [X-ray separators NPP Burevestnik I. L. Zhogin, T. Romanovskaya, I. Nikitin (NP Burevestnik) // II All-Russian scientific and practical conference of x-ray manufacturers
technique. Program and conference materials. SPb .: Publishing House of SPbGETU
“LETI”, 2015. P. 64-68], equals 0.4 mm, therefore, with a pulse repetition rate of 4 Hz and a conveyor belt speed of only 0.1 m / s, an image equivalent to 1.6% of the area passed through an object detector. Information on 98.4% of the remaining area of the property will not be received. In addition, high-speed digital video cameras are known that provide a shooting speed of up to 6,600 fps with a resolution of 2048x1952 and a pixel size of 13.5 μm, for example, Phantom V2640 manufactured by Vision Research. Thus, the use of such a camera in conjunction with a fast X-ray phosphor, for example, CsI: Tl, the afterglow intensity of which decreases to 0.13 of the glow intensity at the time of termination of luminescence excitation in just 0.1 ms [Meleshko A.A. Time-resolved optical spectroscopy of CsI (Tl) scintillation crystals: dis. Ph.D. Tomsk GOU VPO "Tomsk Polytechnic University". 2009], allows you to create registration systems with a temporary resolution of up to 0.15 ms. This method and device will not allow to realize the capabilities of such a registration system, since the minimum duration of the interval between pulses is 250 ms. Also, the operating voltage of the applied sealed-off surge arrester depends on the environmental conditions, the duration of the installation, since a change in the temperature of a gas-filled device for any of the above reasons leads to a change in gas pressure in a closed volume and, therefore, to a change in the electric strength of the interelectrode gap. Thus, for pulsed X-ray generators with a capacitive energy storage and gas-discharge switches, the instability of the radiation energy from pulse to pulse is characteristic, which complicates the implementation of this method and device for automatic processing of the obtained x-ray images. In addition, in this device for direct generation of X-ray radiation, sealed X-ray tubes of the IMA series are used, which, due to the design features, make it possible to efficiently remove heat from the anode zone subjected to electron bombardment, which limits the average tube power to 100-150 W, so is the duration of work. For example, the duration of continuous operation of pulsed x-ray devices of the ARINA series using this type of tube is limited to 15 minutes per hour, after which it is necessary to cool the device. Also, electrode systems of this design do not allow obtaining a uniform focal spot larger than 5 cm in size, which does not allow the formation of a uniform large-area x-ray beam in the plane of the detector, which is not more than 100 cm away from the x-ray focal spot.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

Заявляемое устройство отличается от ближайшего аналога конструкцией взрывоэмиссионной наносекундной рентгеновской трубки, что позволило увеличить частоту следования импульсов рентгеновского излучения до 10 кГц при средней мощности более 3 кВт в электронном пучке при продолжительном режиме работы, и формировать как точечный рентгеновский фокус, необходимый для проекционных исследований, так и протяженное фокусное пятно требуемой формы и площади для получения равномерных пучков рентгеновского излучения большой площади. Данные отличительные особенности обеспечивают проведение радиометрических (рентгеновских) исследований неограниченных по длине подвижных объектов или потока материалов с помощью высокоскоростных электронных приемников различных видов излучений, имеющих цикл работы от 100 мкс и более. The inventive device differs from the closest analogue in the design of an explosive emission nanosecond X-ray tube, which made it possible to increase the repetition rate of X-ray pulses up to 10 kHz at an average power of more than 3 kW in an electron beam during continuous operation, and to form both a point X-ray focus necessary for projection studies, and an extended focal spot of the desired shape and area to obtain uniform x-ray beams of large area. These distinctive features provide radiometric (X-ray) studies of unlimited lengths of moving objects or material flow using high-speed electronic receivers of various types of radiation having a cycle of 100 μs or more.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в скоростном проведении радиометрических (рентгеновских) исследований 100% площади протяженных по длине, как отдельных объектов, находящихся в движении, так и потоков материалов с временным разрешением от 100 мкс и более, а также возможности генерации равномерного однородного мощного рентгеновского пучка шириной до 800 мм для возбуждения вторичного излучения различной природы.The technical result of the claimed invention consists in high-speed radiometric (x-ray) studies of 100% of the area extended along the length of both individual objects in motion and material flows with a time resolution of 100 μs or more, as well as the possibility of generating a uniform uniform powerful x-ray beam up to 800 mm wide for exciting secondary radiation of various nature.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что исследуемые и перемещающиеся в пространстве объекты, потоки материалов облучают импульсами рентгеновского излучения длительностью не более 100 нс высокой мощности путем подключения взрывоэмиссионной рентгеновской трубки к электрической цепи индуктивного накопителя энергии, в котором последовательно формируются и прерываются импульсы тока с помощью полупроводникового прерывателя, причем, доза каждого единичного импульса является достаточной для выполнения цикла работы приемником излучения, при этом максимальная скорость перемещения исследуемого объекта определяется как 5d105 м/с, d – минимальный линейный размер включения, находящегося в исследуемом объекте. Для однозначного определения пространственного местоположения искомого включения или дефекта в подвижном объекте необходимо обеспечить условия, при которых перемещение такого включения за время накопления данных о нем не превышало 5% от его линейного размера в направлении его движения. В случае сепарирования алмазов и самоцветных камней интерес для последующей переработки имеют включения размером от 1 мм, таким образом, допустимое перемещение такого включения составляет не более 50 мкм. Для термоэмиссионных рентгеновских аппаратов минимальная длительность экспозиции находится на уровне единиц миллисекунд, следовательно, искомое включение не должно перемещаться на расстояние более 50 мкм за 1 мс, что накладывает ограничение на скорость передвижения материала в зоне исследования значением 0,05 м/с, тогда как типичные скорости движения материалов по конвейеру составляют единицы метров в секунду. Генерация излучения в виде импульса длительностью менее 100 нс позволяет определять пространственное местоположение искомого включения или дефекта миллиметрового размера при скорости движения последнего на уровне 500 м/с. В отличие от ближайшего способ генерации импульсов излучения отличается тем, что взрывоэмиссионная рентгеновская трубка подключается к электрической цепи индуктивного накопителя энергии, в котором последовательно формируются и прерываются импульсы тока с помощью полупроводникового прерывателя тока, что приводит к повышению частоты следования импульсов излучения до 10 кГц, поскольку для этих процессов не требуются газоразрядные коммутаторы. При этом сохраняется мегаваттный уровень пиковой мощности импульсов, а средняя выходная мощность устройства превышает 3 кВт при продолжительном режиме работы. Поскольку величина энергии, запасаемой в индуктивном накопителе, выбирается из условия получения дозы единичного импульса достаточной для полного цикла работы приемника излучения, то заявляемый способ обеспечивает исследование, определениие пространственного положения включений или дефектов, находящихся как внутри, так и снаружи двигающегося исследуемого объекта с временным разрешением от 0,1 мс (частота следования импульсов излучения 10 кГц). Например, на сегодняшний день известны скоростные цифровые видеокамеры, обеспечивающие скорость съемки до 25000 к/с с разрешением 1280х800 и размером пикселя 28 мкм, например, Phantom V2512 производства Vision Research и ренгенолюминофоры, интенсивность послесвечения которых снижается до уровня 0,13 от интенсивности свечения в момент прекращения возбуждения люминесценции всего за 0,1 мс [Мелешко А.А. Время-разрешенная оптическая спектроскопия сцинтилляционных кристаллов CsI(Tl): дис. к.ф.-м.н. Томск. ГОУ ВПО «Томский политехнический университет». 2009 г.], что позволяет создать рентгенооптические устройства типа «рентгенолюминофор-ПЗС камера» на базе этих устройств с частотой кадров до 10 кГц.The essence of the proposed method lies in the fact that the objects studied and moving in space, the material flows are irradiated with X-ray pulses of a duration of not more than 100 ns of high power by connecting an X-ray explosive emission tube to an electric circuit of an inductive energy storage device, in which current pulses are successively generated and interrupted by semiconductor chopper, moreover, the dose of each single pulse is sufficient to perform a receiver cycle radiation, while the maximum speed of the investigated object is defined as 5d10 5 m / s, d is the minimum linear size of the inclusion located in the studied object. To unambiguously determine the spatial location of the desired inclusion or defect in a moving object, it is necessary to ensure the conditions under which the movement of such an inclusion during the accumulation of data about it does not exceed 5% of its linear size in the direction of its movement. In the case of separation of diamonds and semiprecious stones, inclusions from 1 mm in size are of interest for subsequent processing, so the allowable movement of such an inclusion is not more than 50 microns. For thermionic x-ray apparatuses, the minimum exposure time is at the level of units of milliseconds, therefore, the desired inclusion should not move more than 50 μm in 1 ms, which imposes a limit on the speed of movement of the material in the study area to 0.05 m / s, while typical the speed of movement of materials along the conveyor is units of meters per second. The generation of radiation in the form of a pulse with a duration of less than 100 ns allows you to determine the spatial location of the desired inclusion or a defect of millimeter size at a speed of the latter at 500 m / s. In contrast to the closest method for generating radiation pulses, the X-ray tube is connected to an electric circuit of an inductive energy storage device, in which current pulses are sequentially generated and interrupted by a semiconductor current chopper, which leads to an increase in the pulse repetition rate up to 10 kHz, since gas discharge switches are not required for these processes. At the same time, the megawatt level of the peak power of the pulses is preserved, and the average output power of the device exceeds 3 kW during continuous operation. Since the amount of energy stored in the inductive storage unit is selected from the condition of obtaining a dose of a single pulse sufficient for the full cycle of the radiation receiver, the inventive method provides an investigation, determining the spatial position of inclusions or defects located both inside and outside the moving object under study with a time resolution from 0.1 ms (pulse repetition rate 10 kHz). For example, today high-speed digital video cameras are known that provide a shooting speed of up to 25,000 fps with a resolution of 1280x800 and a pixel size of 28 μm, for example, Phantom V2512 manufactured by Vision Research and X-ray phosphors, the afterglow intensity of which decreases to 0.13 of the luminous intensity in the moment of termination of luminescence excitation in just 0.1 ms [Meleshko A.A. Time-resolved optical spectroscopy of CsI (Tl) scintillation crystals: dis. Ph.D. Tomsk GOU VPO "Tomsk Polytechnic University". 2009], which makes it possible to create X-ray optical devices of the “X-ray phosphor-CCD camera” type based on these devices with a frame frequency of up to 10 kHz.

Способ реализован в устройстве, включающем в себя генератор наносекундных высоковольтных импульсов с индуктивным накопителем энергии и высоковольтным полупроводниковым прерывателем тока, взрывоэмиссионную рентгеновскую трубку с прострельным заземленным монолитным анодом, в котором мишень одновременно является самонесущим выходным окном рентгеновской трубки, и металлодиэлектрическим катодом, генерирующую импульсы рентгеновского излучения, возбуждаемых высоковольтными импульсами длительностью не более 100 нс, с частотой следования импульсов до 10 кГц и дозой единичного импульса достаточной для выполнения цикла регистрации приемником излучения, а также, непосредственно приемник излучения. Период следования импульсов излучения определяется соотношением ширины исследуемой зоны, определяемой размером применяемого приемника излучения, к скорости перемещения исследуемого материала через зону исследования, но не более длительности цикла работы детектора. Так, при использовании линейного фотодетектора с шириной ячейки 0,4 мм и скорости перемещения исследуемого объекта 3 м/с период следования импульсов достигает 0,133(3) мс, что соответствует частоте следования импульсов 7,5 кГц, а при использовании плоскопанельного детектора шириной 400 мм и скорости перемещения исследуемого объекта 30 м/с период следования импульсов достигает 13,333(3) мс, что соответствует частоте 75 Гц. The method is implemented in the device, including a nanosecond high-voltage pulse generator with an inductive energy storage device and a high-voltage semiconductor current chopper, an X-ray explosion tube with a ground grounded monolithic anode, in which the target is simultaneously a self-supporting x-ray tube output window, and a metal-dielectric cathode generating high-voltage pulses of radiation pulses no more than 100 ns, with a pulse repetition rate of up to 10 kHz and a dose of one ary pulse cycle enough to perform registration of the radiation receiver, as well as direct radiation receiver. The repetition period of radiation pulses is determined by the ratio of the width of the studied zone, determined by the size of the used radiation detector, to the speed of movement of the studied material through the research zone, but not more than the detector cycle time. So, when using a linear photodetector with a cell width of 0.4 mm and a moving speed of the investigated object 3 m / s the pulse repetition period reaches 0.133 (3) ms, which corresponds to a pulse repetition rate of 7.5 kHz, and when using a flat-panel detector with a width of 400 mm and a moving speed of the object under study 30 m / s the pulse repetition period reaches 13.333 (3) ms, which corresponds to a frequency of 75 Hz.

Изобретение поясняется иллюстрациями.The invention is illustrated by illustrations.

На Фиг.1 схематично представлено заявляемое устройство, где: 1 – генератор наносекундных высоковольтных импульсов; 2 – индуктивный накопитель энергии; 3 - полупроводниковый прерыватель тока; 4 - взрывоэмиссионная рентгеновская трубка; 5 – металлдиэлектрический катод; 6 – монолитная прострельная мишень - выходное окно (анод); 7 – рентгеновское излучение; 8 – объект исследования; 9 – подвижная подложка; 10 – электронный приемник излучения; 11 – вторичное излучение; 12 – электронный детектор вторичного излучения.Figure 1 schematically shows the inventive device, where: 1 - generator of nanosecond high-voltage pulses; 2 - inductive energy storage; 3 - semiconductor current chopper; 4 - explosive emission x-ray tube; 5 - metal-dielectric cathode; 6 - monolithic shooting target - exit window (anode); 7 - x-ray radiation; 8 - object of study; 9 - movable substrate; 10 - electronic radiation receiver; 11 - secondary radiation; 12 - electronic detector of secondary radiation.

На Фиг.2 представлен электродный узел взрывоэмиссионной рентгеновской трубки заявляемого устройства, где: 6 – монолитная прострельная мишень - выходное окно (анод); 13 – диэлектрическая подложка; 14 – острие; 15 – подложка катода. Figure 2 presents the electrode assembly of an explosive emission x-ray tube of the claimed device, where: 6 - monolithic shot target - output window (anode); 13 - dielectric substrate; 14 - point; 15 - cathode substrate.

На Фиг.3 представлено рентгеновское изображение слюдита со скрытыми включениями берилла при движении со скоростью 3,0 м/с сделанное при помощи заявляемого устройства и плоскопанельного детектора VIVIX1417.In figure 3 presents an X-ray image of mica with hidden inclusions of beryl when moving at a speed of 3.0 m / s made using the inventive device and a flat panel detector VIVIX1417.

На Фиг.4 представлено рентгеновское изображение слюдита со скрытыми включениями берилла при движении со скоростью 0,10 м/с сделанное при помощи аппарата постоянного тока с длительностью экспозиции 5 мс и плоскопанельного детектора VIVIX1417.Figure 4 An X-ray image of mica with latent inclusions of beryl when moving at a speed of 0.10 m / s is presented using a DC apparatus with an exposure time of 5 ms and a flat panel detector VIVIX1417.

На Фиг.5 представлено рентгеновское изображение кимберлита со скрытыми включениями при движении со скоростью 0,75 м/с сделанное при помощи заявляемого устройства и линейного детектора XV-LDA1.2/400 ShawCor Company с рентгенолюминофором Gd2O5:Tb и размером пикселя 0,4 мм.Figure 5 presents an x-ray image of kimberlite with hidden inclusions when moving at a speed of 0.75 m / s made using the inventive device and a linear detector XV-LDA1.2 / 400 ShawCor Company with X-ray phosphor Gd2O5: Tb and a pixel size of 0.4 mm.

На Фиг.6 представлено изображение свечение алмазов после облучения заявляемым устройством с использованием черно-белой CCD-камеры Sanyo VCB-3572IPR с объективом Ernitec F1.4 16 mm, установленной на расстоянии 50 см от алмазов.6 The image shows the glow of diamonds after irradiation with the claimed device using a Sanyo VCB-3572IPR black and white CCD camera with an Ernitec F1.4 16 mm lens mounted at a distance of 50 cm from the diamonds.

На Фиг.7 представлено изображение свечение алмазов после облучения рентгеновским аппаратом постоянного тока с использованием черно-белой CCD-камеры Sanyo VCB-3572IPR с объективом Ernitec F1.4 16 mm, установленной на расстоянии 25 см от алмазов7 image of diamond glow after irradiation with a direct current X-ray apparatus using a black-and-white Sanyo VCB-3572IPR CCD camera with an Ernitec F1.4 16 mm lens mounted at a distance of 25 cm from the diamonds is shown

Бомбардировка анода рентгеновской трубки электронным пучком в процессе генерации рентгеновского излучения вызывает интенсивный разогрев материала анода и, как следствие, испарение материала анода в межэлектродный промежуток. В свою очередь пары металла под воздействием высокого напряжения ионизируются, возникает плазма, это может привести к замыканию межэлектродного промежутка плазмой, что нарушает работу трубки, вызывает завершение генерации рентгеновского излучения и даже может вывести рентгеновскую трубку из строя. Во избежание этого, при создании трубок предусматриваются охладительные элементы, а также снижается допустимая пиковая мощность и частота следования импульсов при эксплуатации изделия. В рассматриваемом прототипе используются отпаянные рентгеновские трубки серии ИМА, имеющие металлические электроды: вольфрамовый анод, представляющий собой высоковольтный вольфрамовый стержень диаметром менее 5 мм, либо заземленный анод прострельного типа, представляющий собой мишень из вольфрама, напаянного на выходное вакуумноплотное коваровое окно трубки; катод - металлическая трубка с острозаточенным краем или тонкая металлическая шайба. Обе конструкции анода не позволяют осуществить эффективный отвод тепла из зоны анода, подвергающейся электронной бомбардировке, что ограничивает как среднюю мощность трубки на уровне 100-150 Вт, так и продолжительность работы. Например, продолжительность непрерывной работы импульсных рентгеновских аппаратов серии АРИНА, использующих такой тип трубки, ограничена 15 минутами в час при средней мощности до 150 Вт, после чего необходимо провести охлаждение устройства. Причина этого заключается в том, что для достижения малых размеров фокусного пятна трубки, необходимого при рентгенпроекционных исследованиях, анод выполнен в виде острозаточенного стержня из вольфрамового прутка диаметром не более 5 мм, находящегося под высоким напряжением. Организовать активное охлаждение зоны анода, находящегося в вакууме под напряжением более 100 кВ и подвергающегося бомбардировке импульсным электронным пучком, путем организации прокачки охлаждающей жидкости либо потока воздуха невозможно, из-за того, что диаметр анода не превышает 3 мм. Изготовление анода прострельного типа позволяет увеличить допустимую среднюю мощность, но вольфрамовая мишень в устройстве прототипе напаивается на выходное вакуумноплотное коваровое окно со стороны обращенной к катоду, что вновь приводит к затруднению при охлаждении. Перенос тепла от внутренней стороны коварового окна, на которую припаяна вольфрамовая мишень, к наружной стороне, которую возможно принудительно охлаждать, происходит только за счет теплопроводности, а теплопроводность ковара всего 17 Вт/( м К), что почти в 20 раз меньше теплопроводности меди. Кроме того, температура плавления ковара составляет 1450 °С, что снижает допустимую рабочую температуру, поскольку температура плавления вольфрама 3422 °С, и, соответственно, эффективность отвода тепла от рабочей стороны мишени. В результате, рассматриваемый прототип возможно использовать только для кратковременных исследований, исключается продолжительная работа в условиях конвейерного производства. Также электродные системы такой конструкции предназначены для получения фокусного пятна размером не более 5 мм, что не обеспечивает формирование в плоскости детектора, удаленного от рентгеновского фокусного пятна на расстояние не более 100 см, однородного рентгеновского пучка большой площади.The bombardment of the anode of an X-ray tube by an electron beam during the generation of X-ray radiation causes intense heating of the anode material and, as a result, the anode material evaporates into the interelectrode gap. In turn, metal vapors are ionized under the influence of high voltage, a plasma arises, this can lead to the closure of the interelectrode gap by the plasma, which disrupts the operation of the tube, causes the completion of the generation of x-ray radiation and can even damage the x-ray tube. To avoid this, when creating the tubes, cooling elements are provided, and the permissible peak power and pulse repetition rate during operation of the product are also reduced. In the prototype under consideration, sealed X-ray tubes of the IMA series are used that have metal electrodes: a tungsten anode, which is a high-voltage tungsten rod with a diameter of less than 5 mm, or a ground-type anode of the shoot type, which is a target made of tungsten soldered to the vacuum-tight exit window of the tube; cathode - a metal tube with a sharpened edge or a thin metal washer. Both anode designs do not allow efficient heat removal from the zone of the anode subjected to electronic bombardment, which limits both the average tube power at 100-150 W and the duration of operation. For example, the duration of continuous operation of pulsed X-ray devices of the ARINA series using this type of tube is limited to 15 minutes per hour with an average power of up to 150 W, after which it is necessary to cool the device. The reason for this is that in order to achieve the small size of the focal spot of the tube, which is necessary for X-ray studies, the anode is made in the form of a sharpened rod of a tungsten rod with a diameter of not more than 5 mm, which is under high voltage. It is impossible to organize active cooling of the zone of the anode, which is in vacuum at a voltage of more than 100 kV and is subjected to bombardment by a pulsed electron beam, by organizing pumping of a cooling liquid or air flow, due to the fact that the diameter of the anode does not exceed 3 mm. The manufacture of a cross-type anode allows to increase the permissible average power, but the tungsten target in the prototype device is soldered to the output vacuum-tight insidious window from the side facing the cathode, which again leads to difficulty in cooling. Heat transfer from the inside of the insidious window onto which the tungsten target is soldered to the outside, which can be forcedly cooled, occurs only due to thermal conductivity, and the thermal conductivity of the carpet is only 17 W / (m K), which is almost 20 times less than the thermal conductivity of copper. In addition, the melting point of the carpet is 1450 ° C, which reduces the permissible operating temperature, since the melting temperature of tungsten is 3422 ° C, and, accordingly, the efficiency of heat removal from the working side of the target. As a result, the prototype in question can only be used for short-term studies; long-term operation is excluded in the conditions of conveyor production. Also, electrode systems of this design are designed to produce a focal spot no larger than 5 mm in size, which does not ensure the formation of a uniform large-area x-ray beam in the plane of the detector, remote from the x-ray focal spot by a distance of not more than 100 cm.

Практическая реализация данного способа скоростного исследования объектов, находящихся в движении, возможна только с помощью импульсных наносекундных частотных рентгеновских аппаратов, включающих генератор наносекундных высоковольтных импульсов 1 с индуктивным накопителем энергии 2, высоковольтным полупроводниковым прерывателем тока 3, взрывоэмиссионной рентгеновской трубкой 4, с прострельным заземленным монолитным анодом 6, в котором мишень одновременно является самонесущим выходным окном рентгеновской трубки, например, из танталовой фольги толщиной 200 мкм, теплопроводность тантала составляет около 60 Вт/ (м К), что в 3 раза больше, чем у ковара. Кроме того, температура плавления тантала равняется 3017 °С против 1450 °С у ковара, что с учетом снижения общей толщины выходного окна-мишени из тантала до 200 мкм позволяет организовать эффективный отвод тепла от рабочей стороны мишени. Дополнительным фактором, увеличивающим допустимую среднюю мощность, является замена составного анода на монолитный, поскольку, на границе слоев мишени анода – выходного вакуумплотного окна остаются высокие деформации, вызванные различием теплофизических, прочностных свойств материалов слоев и относительно низкой адгезией между ними. Следствием этих деформаций является нарушение контакта между слоями, что приводит к перегреву материала мишени в зоне электронной бомбардировки. Все принятые меры позволяют достигнуть величины средней мощности более 3 кВт при продолжительном режиме работы. Генерация первичного электронного пучка металлодиэлектрическим катодом 5, представляющим собой набор металлических острий 14, выступающих из основания катода 15 и плотно прилегающих к диэлектрической подложке 13, позволяет получать фокусное пятно требуемой формы и протяженности: при одноострийном катоде фокусное пятно не превышает 2,5 мм, при увеличении количества острий происходит пропорциональное увеличение площади фокусного пятна. Кроме того, отсутствие армирующих элементов выходного окна трубки позволяет получать однородный выходной пучок излучения.The practical implementation of this method of high-speed research of objects in motion is possible only with the help of pulsed nanosecond frequency X-ray devices, including a nanosecond high-voltage pulse generator 1 with an inductive energy storage 2, a high-voltage semiconductor current chopper 3, an X-ray explosion tube 4, with a shot grounded monolithic anode 6, in which the target is simultaneously a self-supporting output window of the x-ray tube, for example, from tant oic foil 200 microns thick, the thermal conductivity of tantalum is about 60 W / (m K), which is 3 times greater than that of Kovar. In addition, the melting temperature of tantalum is 3017 ° C versus 1450 ° C for Kovar, which, taking into account the decrease in the total thickness of the target window from the tantalum to 200 μm, makes it possible to organize efficient heat removal from the working side of the target. An additional factor that increases the allowable average power is the replacement of the composite anode by a monolithic one, since high deformations remain at the boundary of the target layers of the anode - the exit vacuum-tight window, caused by the difference in the thermal, strength properties of the layer materials and the relatively low adhesion between them. The consequence of these deformations is a violation of the contact between the layers, which leads to overheating of the target material in the electron bombardment zone. All measures taken make it possible to achieve an average power value of more than 3 kW during continuous operation. Generation of a primary electron beam by a metal-dielectric cathode 5, which is a set of metal tips 14, protruding from the base of the cathode 15 and adhering tightly to the dielectric substrate 13, makes it possible to obtain a focal spot of the desired shape and length: with a single-pointed cathode, the focal spot does not exceed 2.5 mm; an increase in the number of points leads to a proportional increase in the area of the focal spot. In addition, the absence of reinforcing elements of the output window of the tube allows you to get a homogeneous output beam of radiation.

Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.

При подключении генератора наносекундных высоковольтных импульсов 1 к сети питания происходит формирование импульса тока и накопление энергии магнитного поля в индуктивном накопителе 2. Далее, с помощью высоковольтного полупроводникового прерывателя 3 происходит конвертация энергии магнитного поля в энергию электрического поля, что приводит к формированию наносекундного импульса высокого напряжения. Этот импульс прикладывается к рентгеновской трубке 4, подключенной к генератору наносекундных высоковольтных импульсов 1, что вызывает процесс взрывной эмиссии электронов из катода 5 и бомбардировку анода 6 электронным пучком. В результате торможения анодом электронов, бомбардирующих его, генерируется рентгеновское излучение 7. Период следования импульсов излучения определяется соотношением ширины исследуемой зоны, определяемой размером применяемого приемника излучения 10, к скорости перемещения исследуемого материала 8 через зону исследования, но не более длительности цикла работы приемника излучения 10, при этом максимальная скорость перемещения исследуемого объекта определяется как 5d105 м/с, d – минимальный линейный размер включения, находящегося в исследуемом объекте. Заземленный анод 6 прострельного типа импульсной рентгеновской трубки 4 представляет собой танталовую фольгу толщиной 200 мкм. Анод является не только мишенью для электронного пучка, но и выходным вакуумноплотным окном. Отказ от применения в конструкции трубки составного анода в котором вакуумное уплотнение осуществляется с помощью ковара, на внутреннюю поверхность которого напаивается вольфрамовая мишень, позволяет организовать эффективный отвод тепла от анода во внешнюю среду. Кроме того, благодаря механической прочности танталовой фольги в широком диапазоне температур, выходное окно рентгеновской трубки не содержит армирующей решетки в своей конструкции. Минимальный размер фокусного пятна анода такой конструкции составляет 2,5 мм, максимальный размер анода такой конструкции достигает 800 х 60 мм, что определяется количеством и расположением металлических острий металлдиэлектрического катода. Форма и размер фокусного пятна трубки прямо пропорционалены форме и размеру металлодиэлектрического катода. Таким образом, без изменения конструкции анодной части импульсной рентгеновской трубки можно получать как однородные пучки излучения длиной до 800 мм для возбуждения различных видов вторичного излучения, так и точечное фокусное пятно размером не более 2,5 мм для рентгенопроекционных исследований.When the nanosecond high-voltage pulse generator 1 is connected to the power supply, a current pulse is generated and the magnetic field energy is accumulated in the inductive storage device 2. Next, using the high-voltage semiconductor chopper 3, the magnetic field energy is converted into electric field energy, which leads to the formation of a high-voltage nanosecond pulse . This pulse is applied to the x-ray tube 4 connected to the generator of nanosecond high-voltage pulses 1, which causes the process of explosive emission of electrons from the cathode 5 and the bombardment of the anode 6 by an electron beam. As a result of the braking of the electrons bombarding it by the anode, X-ray radiation is generated 7. The period of the radiation pulses is determined by the ratio of the width of the studied zone, determined by the size of the used radiation detector 10, to the speed of movement of the studied material 8 through the research zone, but not more than the duration of the radiation receiver 10 , with the maximum velocity of the object under study is defined as 5d10 5 m / s, d - the minimum line size of inclusions present in The investigations uemom object. The grounded anode 6 of the cross-type pulse X-ray tube 4 is a tantalum foil 200 microns thick. The anode is not only a target for the electron beam, but also an exit vacuum-tight window. The refusal to use a composite anode in the tube design in which vacuum sealing is carried out with the help of a carpet, on the inner surface of which a tungsten target is soldered, makes it possible to organize efficient heat removal from the anode to the external environment. In addition, due to the mechanical strength of tantalum foil in a wide temperature range, the output window of the x-ray tube does not contain a reinforcing lattice in its design. The minimum size of the focal spot of the anode of this design is 2.5 mm, the maximum size of the anode of this design reaches 800 x 60 mm, which is determined by the number and location of the metal tips of the metal-dielectric cathode. The shape and size of the focal spot of the tube is directly proportional to the shape and size of the metal-dielectric cathode. Thus, without changing the design of the anode part of the pulsed X-ray tube, it is possible to obtain both homogeneous radiation beams up to 800 mm long for excitation of various types of secondary radiation, and a point focal spot no larger than 2.5 mm in size for X-ray projection studies.

При рентгенопроекционных исследованиях рентгеновское излучение 7, после прохождения через объект исследования 8, находящийся двигающейся подложке 9 (конвейерной ленте) облучает электронный приемник излучения 10. Это приводит к формированию изображения исследуемого объекта электронным приемником излучения 10. При этом, благодаря использованию импульсов излучения длительностью менее 100 нс обеспечивается исследование объектов 7 на наличие включений или дефектов миллиметрового размера при скорости движения подложки 9 до 500 м/с. Также, рентгеновское излучение 7, при прохождения через объект исследования 8, может вызывает генерацию вторичного излучения 11, например люминесценцию алмазов, флюоресценцию различных веществ, регистрируемую соответствующим электронным детектором вторичного излучения 12. При этом, благодаря однородности пучка, обеспечивается воздействие излучением одинаковой интенсивности на объект исследования, вне зависимости от удаленности объекта от центрального луча пучка излучения. Кроме того, пиковая интенсивность пучков излучения взрывоэмиссионных рентгеновских трубок при амплитуде анодного тока до 1000 А на несколько порядков превышает пиковую интенсивность термоэмиссионных трубок, работающих при анодном токе амплитудой менее 0,5 А, что вызывает, соответственно, более интенсивное вторичное излучение и позволяет применять менее чувствительные детекторы вторичного излучения.In X-ray projection studies, X-ray radiation 7, after passing through the object of study 8, located on a moving substrate 9 (conveyor belt) irradiates an electronic radiation receiver 10. This leads to the formation of an image of the object under study by an electronic radiation receiver 10. Moreover, due to the use of radiation pulses of duration less than 100 NS provides the study of objects 7 for the presence of inclusions or defects of millimeter size at a substrate speed of 9 to 500 m / s. Also, x-ray radiation 7, when passing through the object of study 8, can cause the generation of secondary radiation 11, for example, luminescence of diamonds, fluorescence of various substances detected by the corresponding electronic detector of secondary radiation 12. In this case, due to the uniformity of the beam, the radiation of the same intensity is provided to the object studies, regardless of the remoteness of the object from the central beam of the radiation beam. In addition, the peak intensity of the radiation beams of X-ray tubes at an anode current of up to 1000 A is several orders of magnitude higher than the peak intensity of thermionic tubes operating at an anode current of less than 0.5 A, which causes, accordingly, more intense secondary radiation and allows the use of less sensitive detectors of secondary radiation.

Пример 1. Заявленная импульсная установка с длительностью импульса излучения 35 нс и установка постоянного тока Siemens Axiom Icons200. Регистрация изображения осуществляется с помощью плоскопанельного детектора VIVIX1417 (фотодиодная матрица из аморфного кремния и рентгенолюминофором Cs:I). Объект исследования: куски слюдита толщиной 50 мм, содержащие скрытые включения берилла. Доза в плоскости приемника 2 мкГр. Сравнение получившихся изображений показывает, что при использовании наносекундного аппарат при скорости перемещения слюдита 3 м/с наблюдается четкое изображение скрытых включений. Применение рентгеновского аппарата постоянного тока при минимально возможной экспозиции и снижении скорости перемещения объекта до 0,25 м/с все равно приводит к потере геометрической резкости, разрешающей способности и искажению формы исследуемых объектов. Таким образом, анализ полученных изображений подтвердил, что использование импульсных рентгеновских аппаратов позволяет проводить исследование объектов двигающихся по конвейерной ленте со скоростями в несколько м/с, тогда как применение аппаратов рпостоянного напряжения приводит к искажению формы объектов и потери геометрической резкости, фиг.3, фиг.4.Example 1. The claimed pulse installation with a pulse duration of radiation of 35 ns and installation of direct current Siemens Axiom Icons200. The image is recorded using a VIVIX1417 flat panel detector (amorphous silicon photodiode array and Cs: I X-ray phosphor). Object of study: pieces of mica 50 mm thick, containing hidden inclusions of beryl. The dose in the plane of the receiver is 2 μGy. A comparison of the resulting images shows that when using the nanosecond apparatus at a mica movement speed of 3 m / s, a clear image of hidden inclusions is observed. The use of a direct current X-ray apparatus at the lowest possible exposure and a decrease in the object’s moving speed to 0.25 m / s still leads to a loss of geometric sharpness, resolution and distortion of the shape of the objects under study. Thus, the analysis of the obtained images confirmed that the use of pulsed x-ray machines allows the study of objects moving along a conveyor belt with speeds of several m / s, while the use of constant voltage devices leads to distortion of the shape of objects and loss of geometric sharpness, FIG. 3, FIG. .4.

Пример 2. Заявленная импульсная установка с индуктивным накопителем энергии, твердотельной системой формирования импульсов, частота следования импульсов 10 кГц и импульсная установка ПИР 100/240 с емкостным накопителем энергии и газовым разрядником-обострителем высокого давления, частота следования импульсов 4 Гц. Обе установки работают в мегаваттном диапазоне пиковой мощности электронного пучка c дозой единичного импульса достаточной для дозу для работы линейных приемников излучения. Приемник излучения: линейный детектор XV-LDA1.2/400 ShawCor Company с рентгенолюминофором Gd2O5:Tb и размером пикселя 0,4 мм. Объект исследования: кусок кимберлита длиной 50 мм и толщиной 20 мм, перемещаемые со скоростью 0,75 м/с. Изображение, полученное с помощью заявленной установки (Фиг.5), позволяет исследовать внутреннюю структуру образца и определять скрытые включения. Изображение, полученное с помощью установки, работающей на частоте 4 Гц, представляет собой одну строку шириной 0,4 мм, большая часть объекта осталась не исследованной.Example 2. The claimed pulse installation with an inductive energy storage, solid-state pulse generation system, a pulse repetition rate of 10 kHz and a PIR 100/240 pulse installation with a capacitive energy storage and high-pressure gas arrester, pulse repetition rate of 4 Hz. Both installations operate in the megawatt range of the peak power of the electron beam with a dose of a single pulse sufficient for the dose for the operation of linear radiation detectors. Radiation receiver: ShawCor Company XV-LDA1.2 / 400 linear detector with Gd 2 O 5 : Tb X-ray phosphor and 0.4 mm pixel size. Object of study: a piece of kimberlite with a length of 50 mm and a thickness of 20 mm, moved at a speed of 0.75 m / s. The image obtained using the claimed installation (Figure 5), allows you to explore the internal structure of the sample and determine hidden inclusions. The image obtained using the installation operating at a frequency of 4 Hz, is a single line with a width of 0.4 mm, most of the object remained unexplored.

Пример 3. Заявленная импульсная установка с индуктивным накопителем энергии, твердотельной системой формирования импульсов пиковой мощностью 35 МВт и установка постоянного тока Siemens Axiom Icons200 с пиковой мощностью 10 кВт в электронном пучке используются для возбуждения вторичного излучения алмазов. Интенсивность рентгенолюминесцентного свечения алмазов под воздействием заявляемой установки достаточна для его регистрации черно-белой CCD-камерой Sanyo VCB-3572IPR с объективом Ernitec F1.4 16 mm,. Интенсивность рентгенолюминесцентного свечения алмазов под воздействием установки постоянного тока, характеризуется меньшей интенсивностью, для его регистрации пришлось в два раза уменьшить расстояние от объекта до камеры (фиг.6, фиг.7). Example 3. The claimed pulse installation with inductive energy storage, a solid-state pulse-shaping system with a peak power of 35 MW and a direct current installation of Siemens Axiom Icons200 with a peak power of 10 kW in an electron beam are used to excite secondary radiation of diamonds. The intensity of the X-ray fluorescence of diamonds under the influence of the inventive installation is sufficient for recording it with a black and white Sanyo VCB-3572IPR CCD camera with an Ernitec F1.4 16 mm lens. The intensity of the x-ray fluorescence of diamonds under the influence of a direct current installation is characterized by a lower intensity, for its registration it was necessary to halve the distance from the object to the camera (Fig.6, Fig.7).

Claims (2)

1. Способ скоростного исследования протяженных объектов, находящихся в движении, с помощью частотных импульсных наносекундных источников рентгеновского излучения и электронных приемников как первичного, так и вторичного излучения с временным разрешением от 100 мкс, при котором изменение пространственного положения исследуемого объекта за время воздействия первичного рентгеновского излучения не превышает 5% от минимального линейного размера искомого включения, отличающийся тем, что генерацию рентгеновского излучения осуществляют путем подключения взрывоэмиссионной рентгеновской трубки к электрической цепи индуктивного накопителя энергии, в котором последовательно формируют и прерывают импульсы тока с помощью полупроводникового прерывателя, с частотой следования импульсов до 10 кГц, при средней мощности более 3 кВт в электронном пучке при продолжительном режиме работы, при этом доза каждого единичного импульса достаточна для выполнения цикла работы электронным приемником излучения, период следования импульсов излучения определяют соотношением ширины исследуемой зоны, определяемой размером применяемого приемника излучения, к скорости перемещения исследуемого материала через зону исследования, но не более длительности цикла работы электронного приемника излучения, а максимальную скорость перемещения исследуемого объекта определяют как 5d105 м/с, d – минимальный линейный размер включения, находящегося в исследуемом объекте. 1. A method for high-speed research of extended objects in motion using frequency pulsed nanosecond X-ray sources and electronic receivers of both primary and secondary radiation with a time resolution of 100 μs, in which the change in the spatial position of the object under study during exposure to primary X-ray radiation does not exceed 5% of the minimum linear size of the desired inclusion, characterized in that the generation of x-ray radiation is carried out by connecting the explosive emission x-ray tube to the electric circuit of an inductive energy storage device, in which current pulses are sequentially generated and interrupted by a semiconductor chopper, with a pulse repetition rate of up to 10 kHz, with an average power of more than 3 kW in an electron beam with continuous operation, with a dose each single impulse is sufficient to carry out a cycle of work by an electronic radiation receiver, the period of repetition of radiation pulses is determined by the ratio of the width of the second zone, determined by the size of the used radiation detector, to the speed of movement of the test material through the research zone, but not more than the cycle time of the electronic radiation receiver, and the maximum speed of the studied object is determined as 5d10 5 m / s, d is the minimum linear size of the inclusion located in the investigated object. 2. Устройство для реализации способа по п.1, включающее генератор наносекундных высоковольтных импульсов, индуктивный накопитель энергии, высоковольтный полупроводниковый прерыватель тока, взрывоэмиссионную рентгеновскую трубку и электронный приемник излучения, отличающееся тем, что анод взрывоэмиссионной рентгеновской трубки представляет собой прострельную заземленную монолитную мишень, одновременно являющуюся самонесущим вакуумно-плотным выходным окном рентгеновской трубки. 2. The device for implementing the method according to claim 1, including a generator of nanosecond high-voltage pulses, an inductive energy storage device, a high-voltage semiconductor current chopper, an X-ray tube and an electronic radiation detector, characterized in that the anode of the X-ray tube is an unshielded, grounded, monolithic target, simultaneously which is a self-supporting vacuum-tight output window of the x-ray tube.
RU2019139504A 2019-12-04 2019-12-04 Method and apparatus for high-speed analysis of extended objects in motion using frequency pulsed x-ray sources and electronic radiation detectors RU2720535C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139504A RU2720535C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Method and apparatus for high-speed analysis of extended objects in motion using frequency pulsed x-ray sources and electronic radiation detectors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139504A RU2720535C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Method and apparatus for high-speed analysis of extended objects in motion using frequency pulsed x-ray sources and electronic radiation detectors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2720535C1 true RU2720535C1 (en) 2020-04-30

Family

ID=70553078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139504A RU2720535C1 (en) 2019-12-04 2019-12-04 Method and apparatus for high-speed analysis of extended objects in motion using frequency pulsed x-ray sources and electronic radiation detectors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2720535C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1391739A1 (en) * 1986-07-11 1988-04-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт "Цветметавтоматика" X-ray fluorescent separator
RU2328838C2 (en) * 2002-11-21 2008-07-10 Хойфт Зюстемтехник Гмбх X-ray machine for generating short x-ray pulses and checking device, working with such x-ray machine
RU2422210C1 (en) * 2010-03-19 2011-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА РУ" Ore separation module
RU141586U1 (en) * 2014-03-04 2014-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") PULSED SOURCE OF X-RAY RADIATION OF NANOSECOND DURATION
US8847094B2 (en) * 2008-12-19 2014-09-30 Omya International Ag Method for separating mineral impurities from calcium carbonate-containing rocks by X-ray sorting

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1391739A1 (en) * 1986-07-11 1988-04-30 Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт "Цветметавтоматика" X-ray fluorescent separator
RU2328838C2 (en) * 2002-11-21 2008-07-10 Хойфт Зюстемтехник Гмбх X-ray machine for generating short x-ray pulses and checking device, working with such x-ray machine
US8847094B2 (en) * 2008-12-19 2014-09-30 Omya International Ag Method for separating mineral impurities from calcium carbonate-containing rocks by X-ray sorting
RU2422210C1 (en) * 2010-03-19 2011-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА РУ" Ore separation module
RU141586U1 (en) * 2014-03-04 2014-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") PULSED SOURCE OF X-RAY RADIATION OF NANOSECOND DURATION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Germer X-ray flash techniques
Glinec et al. High-resolution γ-ray radiography produced by a laser-plasma driven electron source
US5326970A (en) Method and apparatus for logging media of a borehole
Kisker et al. Electron field emission from ferromagnetic europium sulfide on tungsten
US3710125A (en) Secondary emission enhancer for an x-ray image intensifier
Antolak et al. Negative ion-driven associated particle neutron generator
RU2720535C1 (en) Method and apparatus for high-speed analysis of extended objects in motion using frequency pulsed x-ray sources and electronic radiation detectors
Stenson et al. Positron-induced luminescence
Davies et al. Emission of electrode vapor resonance radiation at the onset of dc breakdown in vacuum
Baryshnikov et al. Collective “overacceleration” of electrons in a pinched picosecond electron beam
Babich et al. Luminescence from minerals excited by subnanosecond pulses of runaway electrons generated in an atmospheric-pressure high-voltage discharge in air
Wada et al. Observation of Low-Energy Positron Diffraction Patterns with a Linac-Based Slow-Positron Beam
Kopylov et al. On a search for hidden photon CDM by a multicathode counter
Oginov et al. Time resolved x-ray emission from nanosecond vacuum discharge with virtual cathode
Zakaullah et al. Correlation study of ion, electron and X-ray emission from argon focus plasma
San Wong et al. Characteristics of a vacuum spark triggered by the transient hollow cathode discharge electron beam
Händel Studies of the discharge mechanism in a coaxial flash x-ray tube
Key et al. Time resolved absolute x‐ray measurements on laser‐produced plasmas
Rao et al. Vacuum photodiode detectors for broadband vacuum ultraviolet detection in the Saha Institute of Nuclear Physics Tokamak
Nelson et al. Luminescence during intermittent electron bombardment
Lin et al. Scintillation degradation of YAG: Ce under low-energy ion bombardment
Andrianov et al. Space‒time inhomogeneity of the electron flow in pyroelectric X-ray sources
Wang et al. Scintillation screen applications in a vacuum arc ion source with composite hydride cathode
Soto et al. Dense transient pinches and pulsed power technology: research and applications using medium and small devices
Belykh et al. Method of Direct Detection and Investigation of Long-Lived Excited States of Singly and Multiply Charged Ions of Transition and Rare-Earth Metals