RU29405U1

RU29405U1 - Рентгеновская трубка

Info

Publication number: RU29405U1
Application number: RU2003100604/20U
Authority: RU
Inventors: М.А. Кумахов; М.Л. Чибель
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Институт рентгеновской оптики"
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2003-05-10

Description

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА

Полезная модель относится к рентгеновской технике, более конкретно - к средствам для генерирования рентгеновского излучения, а именно к рентгеновским трубкам.

Известны рентгеновские трубки с отражательной мишенью (Рентгенотехника. Снравочник. Книга 1. М., Машиностроение, 1992, с. 90-121 1), содержащие вакуумную оболочку, источник электронов, фокусируюшую электронно-оптическую систему, мишень для получения рентгеновского излучения и выводное окно. Мишень представляет собой слой металла (Си, Ag, Mo, W и др.), нанесенный на массивную подложку, имеющую принудительное жидкостное или газовое охлаждение. Мишень ориентирована так, чтобы плоскость поверхности мишени составляла некоторый угол с осью пучка электронов со стороны выводного окна. Выводное окно выполняется из металла с малым атомным номером и закреплено в оболочке трубки в области анода.

Недостатком такой конструкции является значительное расстояние от фокального пятна до поверхности выводного окна. Это приводит, в частности.

МПКНОи35/02

к невозможности использования трубки совместно с короткофокусными рентгеновскими линзами.

Известна также конструкция рентгеновской трубки, описанная в патенте США №6,282,263 (опубл. 28.08.2001) 2. Рентгеновская трубка по патенту 2 содержит вакуумную оболочку с выводным окном. Внутри вакуумной оболочки размещены источник электронов, фокусирующая система и анод с нанесенным на его поверхность слоем металла отражательной мишени. В одном из вариантов вьшолнения этой трубки поверхность анода с нанесенным на нее слоем металла мишени имеет наклон по отношению к продольной оси трубки, с которой совпадает ось пучка электронов.

Данная рентгеновская трубка специально конструируется так, чтобы к выводному окну снаружи можно было вплотную подвести вход устройства для фокусировки рентгеновского излучения. Однако выводное окно выполнено в виде рентгенопрозрачного трубчатого элемента, являющегося частью боковой стенки вакуумной оболочки и окружающего отражательную мишень. Оно расположено в боковой стенке вакуумной оболочки и поэтому не может находиться от фокального пятна на расстоянии меньшем, чем радиус мишени. Уменьшение же радиуса мишени для приближения к ее центру той части вакуумной оболочки, которой является выходное окно в виде трубчатого элемента, повлекло бы за собой уменьшение механической прочности трубки. Кроме того, при данной конструкции трубки это потребовало бы уменьшения поперечных размеров анода и привело бы к

ухудшению теплоотвода от мишени, а, следовательно, и к уменьшению мощности трубки.

Рентгеновская трубка, известная из 2, в указанном выше варианте выполнения наиболее близка к трубке по предлагаемой полезной модели.

Предлагаемая полезная модель направлена на получение технического результата, заключающегося в обеспечении малого расстояния между фокальным пятном и поверхностью выводного окна без уменьшения мощности трубки.

Для достижения этого технического результата предлагаемая рентгеновская трубка, как и указанная выше известная, наиболее близкая к ней, содержит вакуумную оболочку с выводным окном и размещенные внутри вакуумной оболочки источник электронов, фокусирующую электроннооптическую систему и анод с нанесенным на его поверхность слоем металла мишени. Поверхность анода с нанесенным на нее слоем металла мишени имеет наклон по отношению к оси пучка электронов в месте формирования последним фокального пятна.

В отличие от упомянутой известной рентгеновской трубки, в предлагаемой рентгеновской трубке анод с нанесенным на его поверхность слоем металла мишени имеет край, расположенный в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов. Выводное окно также расположено в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов, и его внутренняя поверхность примыкает к указанному краю анода. Источник электронов и фокусирующая электронно-оптическая система

выполнены и установлены с возможностью формирования пучком электронов фокального пятна на слое металла мишени, нанесенном на поверхность анода, вблизи края анода, к которому примыкает внутренняя поверхность выводного окна.

При отмеченных особенностях предлагаемой рентгеновской трубки сохраняются все возможности для отвода тепла от анода, присущие известной трубке с отражательной мишенью, металл которой нанесен на поверхность анода. Поэтому достижение малого расстояния между фокальным пятном и выводным окном, сочетается с большой мощностью трубки. Благодаря малому расстоянию между фокальным пятном и выводным окном, с наружной стороны которого может быть размещен входной торец рентгеновской линзы, расстояние от этого торца до фокального пятна минимально. Поэтому совмещение фокального пятна рентгеновской трубки с фокусом рентгеновской линзы возможно при малом фокусном расстоянии последней.

Анод предлагаемой рентгеновской трубки может быть выполнен, в частности, в виде массивного тела со сквозным отверстием в виде усеченного конуса. Вход сквозного отверстия, соответствующий большому основанию усеченного конуса, обращен в сторону источника электронов, а слой металла мишени нанесен на стенку сквозного отверстия. Выход сквозного отверстия, соответствующий малому основанию усеченного конуса, расположен в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов, и перекрывается выводным окном. При этом кромка выхода сквозного

отверстия является тем краем анода, к которому примыкает внутренняя поверхность выводного окна.

Возможно такое выполнение предлагаемой рентгеновской трубки, при котором на поверхность выводного окна нанесен материал мишени, а расстояние от оси трубки до центра выводного окна менее суммы радиусов выводного окна и электронного пучка. В этом случае предлагаемую конструкцию можно использовать как рентгеновскую трубку с прострельным анодом.

Конкретное выполнение рентгеновской трубки по предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:

на фиг. 1 - конструкция рентгеновской трубки в разрезе;

на фиг. 2 - геометрия анода и выводного окна относительно электронного пучка.

Рентгеновская трубка содержит вакуумную оболочку металлокерамический баллон 1, внутри которого соосно и последовательно расположены источник электронов - катод 2 и фокусирующий электрод 3. В торцевой части трубки, противоположной катоду 2, на правом по фиг. 1 фланце укреплен анод 4. Анод 4 представляет собой массивное цилиндрическое тело с эксцентрично расположенным сквозным отверстием 5. Последнее имеет форму усеченного конуса. На стенку отверстия 5 нанесен слой металла мишени 6. Вход сквозного отверстия 5 (большое основание усеченного конуса, левое по фиг. 1) обраш.ен в сторону катода 2, а выход (малое основание усеченного конуса, правое по фиг. 1) перекрыто

бериллиевым выводным окном 7. Смещение В оси 8 сквозного отверстия 5 относительно продольной оси 9 трубки выбрано так, что формируемый с помощью фокусирующего электрода 3 пучок электронов, эмитируемых катодом 2, падает в направлении продольной оси 9 трубки на анод 4 вблизи кромки выхода сквозного отверстия 5, к которой примыкает внутренняя поверхность выводного окна 7. При этом имеет место соотнощение:

где R - радиус выводного окна, г - радиус электронного пучка,

В - расстояние от оси трубки (оси электронного пучка) до центра выводного окна (или, что то же самое - расстояние между осью трубки и осью сквозного отверстия в аноде).

Анод 4 может быть выполнен из меди и иметь принудительное жидкостное или воздушное охлаждение (средства охлаждения на чертеже не показаны).

Рентгеновская трубка работает следующим образом. При подаче питающих напряжений в области катода 2 с помощью фокусирующего электрода 3 формируется сходящийся пучок электронов круглой или прямоугольный формы, который ускоряется в направлении анода 4. Фокальное пятно формируется на нанесенном на анод слое металла мишени 6 в непосредственной близости от прозрачной (находящейся в пределах малого

.

основания усеченного конуса) части выводного окна 7. Пучок электронов тормозится в слое металла мишени 6, индуцируя рентгеновское излучение.

Часть индуцированного в мишени излучения выводится через выводное окно 7. Мощность трубки определяется условиями охлаждения анода 4 и поэтому соответствует мощности трубок с отражательным анодом, так как все условия теплоотвода, характерные для таких трубок, в предлагаемой конструкции сохранены.

Если расстояние В от оси трубки до центра выводного окна будет менее суммы Л + г радиусов выводного окна и электронного пучка (фиг. 2), то электронный пучок или его часть падает на выводное окно. В этом случае при наличии на поверхности выводного окна материала мишени предлагаемая рентгеновская трубка может работать как прострельная. Такого же результата можно достигнуть и при ином соотношении указанных выше размеров, путем такого управления электронным пучком, при котором хотя бы часть его падает на выводное окно с нанесенным на него материалом мишени.

Таким образом, техническое решение по предлагаемой полезной модели позволяет создать рентгеновскую трубку с минимально возможным расстоянием от фокального пятна до поверхности выводного окна при сохранении заданной мощности.

Источники информации

1.Рентгенотехника. Справочник. Книга 1. М., «Машиностроение, 1992, с. 90-121.

Claims

1. Рентгеновская трубка, содержащая вакуумную оболочку с выводным окном и размещенные внутри вакуумной оболочки источник электронов, фокусирующую электронно-оптическую систему и анод, на поверхность которого нанесен слой металла мишени, при этом поверхность анода с нанесенным на нее слоем металла мишени имеет наклон по отношению к оси пучка электронов в месте формирования последним фокального пятна, отличающаяся тем, что анод имеет край, расположенный в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов, выводное окно также расположено в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов, и его внутренняя поверхность примыкает к указанному краю анода, а источник электронов и фокусирующая электронно-оптическая система выполнены и установлены с возможностью формирования пучком электронов фокального пятна на слое металла мишени, нанесенном на поверхность анода, вблизи края анода, к которому примыкает внутренняя поверхность выводного окна.

2. Рентгеновская трубка по п. 1, отличающаяся тем, что анод выполнен в виде массивного тела со сквозным отверстием в форме усеченного конуса, вход сквозного отверстия, соответствующий большому основанию усеченного конуса, обращен в сторону источника электронов, а слой металла мишени нанесен на стенку сквозного отверстия, выход сквозного отверстия, соответствующий малому основанию усеченного конуса расположен в торце рентгеновской трубки, противоположном источнику электронов, и перекрывается выводным окном, при этом кромка выхода сквозного отверстия является краем анода, к которому примыкает внутренняя поверхность выводного окна.

3. Рентгеновская трубка по п.2, отличающаяся тем, что на поверхность выводного окна нанесен материал мишени, при этом расстояние от оси рентгеновской трубки до центра выводного окна менее суммы радиусов выводного окна и электронного пучка.