SU40465A1 - Рентгеновска трубка, преимущественно дл структурного анализа - Google Patents

Description

Повышение мощности рентгеновской трубки структурного анализа имеет весьма большой интерес как с точки зрени  внедрени  рентгенографического метода в промышленность, так и дл  целого р да научных экспериментов, невыполнимых при использовании маломош ,ной трубки.

Потребность в повышении мощности трубки -вытекает из необходимости значительно сократить врем  экспозиции при съемке структуры металла, котора  при употреблении трубок мощностью 10-20 тА достигает нескольких часов, а при некоторых методах съемки (например, при точном определении параметра на задних лини х) достигает ;юр дка дес тка часов. Целый же р д эксперлментовх (как-то, при исследовании быстротекущих процессов, ис ледовани х при высоких температурах и т. д.) вообще крайне затруднителен или невыполним вовсе при длительных экспозици х .

За последние несколько лет наблюдаетс  стремление к повышению мощности трубок дл  структурного анализа . В насто щее врем  следует считать вполне освоенными в мировой технике трубки мощностью 50-100 тА

при 25-60 kV, и в самое последнее врем  по вились конструкции трубок мощностью до 200 шА. Из существующих конструкций мощных трубок дл  структурного анализа можно отметить следующие.

Электронна  разборна  трубка OttSelmayera была конструктивно разработана по цроекту проф. Ott механиком Мюнхенского университета SelmayeroM и опубликована в 1926 г. (Pliysikalische Zeitschrift Bd. 27, 5598). В насто н1ее врем  трубка серийно производитс  фирмой С. Н. F. Muller, А. G. в Гамбурге . Трубка представл ет собой электронную металлическую разборную трубку, работающую под насосом. В соединении с 4-ступенчатым диффузионным насосом Гедэ (Gaede) трубка Ott-Selmayera работает очень спокойно при мощности в 50 шА и даже более при 20-50 kV, не требует длипредставл ет

тельной тренировки н исключительное удобство при работе с различным излучением, так как позвол ет быструю смену

антикатодов, трубки OttОсновным достоинством

Selmayera  вл етс  применение в местах соединений уплотнений на свинцовых прокладках с зат жкой гайками вместо

раиее примен вшихс  соед иепнй на шлифах. Иде  приме 1е :и  вакуулюнепроницаемых уплотпопий в репггеновской трубке принадлежит Selmayery. Имеетс  р д других конструкций электронных разборных трубок дл  структурного анализа, позвол юншх достичь примерно такой ме мощности (Phillips, Sleman).

1 Пределом дальнейшего повышени  мощности рентгеновской трубки  вл етс  разгар антикатода, который уже при мощности пор дка 50 шА, при напр жении 20-50 kV весьма значителен дл  металлов с малой теплопрово дностью (Fe, Со, Ni), несмотр  на интеисивное охлаждение аитик-атода проточной водой. Некоторого уменьшени  разгара и увеличени  срока службы антикатодов при повышенной мощности ыожно добитьс  нутем применени  линейного фокуса.

Учитыва  вышесказанное, многие авторы пошли но пути применени  вращающегос  антикатода. Первоначально этот принцип был применен к медицинским диагностическим трубкам. Так как дл  медицинских целей не требуетс  длительных экспозиций, то трубки «ти имели- подвин{ной антиЕйтгод, охлаждающийс  лишь через теилонроводность металла антикатода -без применени  во/ч ного охлаждени .

Наиболее подробно подобную конструкцию разработал Боверс (Bowers) в 1929 г., который в опубликованной ИИ работе (Bowers - Eino MetallrontgenгбЬге mit drehbaren Anode-Verhandlungen d. Deutsche Rontgen Gesellschaft, Bd. 20, 1929, S 102) указал, что р д неудачных попыток предыдущих авторов построить подобную трубку объ сн етс  неправильным представлением о необходимой минимальной скорости вращени  антикатода. Боверс в результате своих экспериментальных исследований и теоретических соображений дает формулу необходимого числа оборотов дл  желаемого ,увелнчени  мощности трубки. Трубка Боверса имеет антикатод, приводимый во вращение ащающимс  магнитным полем, создаваемым помещенной снаружи трубкой систё Гой электромагнитов. Трубка Боверса выдерживает при напр жении

в kV нагрузку в бьО-500 шА за врем  0,05 сек. и 500-400 inA за врем  0,2 сек. Такие гфатковремепные экспознцин не могур- удовлетвор ть цел м структурного анализа. Дл  построени  трубки, рассчитанной на продолжительную (пор дка минут) мощность (или соответственно более краткие экспозиции при еще более высокой мощности), необходимо применение вран1ающегос  антикатода с интенснвны.ч вод ным охлпждекием.

Така  трубка была построена Стрельниковым и Харькове.

Трубка Стрельникова работает на принципе ионной т)убки. Фокус на вращающемс  антикатоде перемещаетс  но окружности диаметром около 90 мм. Шток вргицающегос  антикатода, через который подаеУс  охлаждающа  вода, иведен в трубку на специальном сальниковом уплотнении. По даиным автора трубка выдерживает длительные нагрузки до 200 щА. Недостатком трубки Стрельникова  вл етс  общий дл  всех ионных трубок недостаток: необходимость длительной тренировки трубки дл  достижени  более менее спокойной работы н« требуемой моншости .и затруднительность регулировки МуОщностп . Эти недостатки особенно сильно сказываютс  при повышении мощности трубки, так что управление ионной трубки при мощност х пор дка 500 шА (при 20-- 60 kV) было бы весьма затруднительн .ым.

В силу этих сообран ений мощна  трубка, позвол юща  производить структурные исследовани  без затрат значительного времени на регулировку трубг кн и уход за ней, должна быть, но мнению за вител , электронной.

Однако, электронна  трубка требует значительно более вь сокого вакуума дл  нормальной работы (пор дка 10 мм. Наличие сальникового уплотнени  в месте ввода в трубку вращающегос  антикатода даже при той специально разработанной конструкции, как это имеет место в трубке Стрельникова , делает затруднительным получение нужного дли работы элек тройной трубки высокого вакуума. Если в подобной конструкции при откачке мощным высоковакуумным насосом (например , 4-ступенчат,1й стальной насос Гедэ) требуемое разрежение и будет получеко , то нет гарантии от посто нных прорывов газа (паров масла) через сальник при вращении антикатода. Предлагаема  конструкци  дает возможность ввести в трубку, в сферу высокого вакуума, вращающийс  охлаждаемый водой антикатод без каких бы то ИИ было сальниковых уплотнений или вран1,ающихс  шлифов в сфере высокого вакуума. Принцип этой конструкции. заключаетс  в том, что шток вращающегос  антикатода пропускаетс , через соединенный с трубкой в одни целый агрегат диффузион ий ступенчатый нпсос. Шток проходит через насос таким образом , что зазор между ним и копусной насадкой образует диффузионную диафрагму , чере.4 которую происходит откачка воздуха быстро истекающими из колу 1евого солла нарами ртути (или другой какой-либо рабочей жидкости) подобно тому, как это имеет место во всех диффузионных насосах. При проходе штока через вторую, третью и четвертую ступени насоса- зазор между штоком и разобщающими отделbUF ie ступени насоса друг от друга цилиндрами перекрыт ртутными затворами. На чертеже фиг. изображена предлагаема  рентгеновска  с трубка; фиг. 2- то же, в измененной конструкции. Шток 11 вращающегос  антикатода рентгеновской трубки пропун1ен через насос таким образом, что зазор между ними и конусной насадкой 13 образует диффузионную диафрагму, через которую происходит откачка воздуха быстро истекающими из кольцевого сопла 15 парами ртути (или другой какой-либо рабочей жидкости), подобно тому, как &ТО имеет место во всех диффузионлых насосах. В предложенных вариантах конструкции , при проходе штока через вторую, третью, четвертую ступени насоса, зазор между щтоком и разобщающими отдельные ступени насоса друг от друга цилиндрами 17 перекрыт ртутными затворами 16. Такое перекрытие оказываетс  воз . можным в виду малого перепада давлеиий между этими ступен ми насоса и в виду того, что, начина  со второГг ступени давление в ступен х выше упругости паров ртути при нормальной температуре . Ртутные затворы выполнены конструктивно таким образом, что они не могут раскрытьс  от выбрасывани  из них ртутн центробежной силой при вращении штока антикатода. Таким образом сальнпковое уплотнение вынесено в сферу форвакуума, где при 4-ступеитатом насосе достаточно разрежение лишь 15-20 мм ртут11ого столба. Однако, и этого уплотнени  можно избежать в том случае, если могут быть обеспечены свободный сток воды внизу установки и достаточное давление воды в водопроводе (фиг. 2). Здесь между щтоком антикатода и корпусом насоса образуетс  зазор 26, через который отход ща  из антикатода охлаждающа  вода отсасывает воздух из форвакуумного пространства насоса. При достаточном давлении воды, что может быть обеспечено соответствующими сечени ми водопровод щих каналов штока, образующийс  подоструйиый насос создает вакуум 15- 20 .мм ртутного столба, что -обеспечивает работу 4-сту11енчатого диффузионногонасоса . Так как скорость откачки водоструйного насоса невелика, то он используетс  здесь лишь дл  обеспечени  перепада давлени  в зазоре 28 (между вращающимс  штоком и корпусом насоса). Форвакуумный насос приключаетс  в обеих конструкци х трубки к патрубку 12. В предлагаемых вариантах конструкции в,1шгуказаннъ1Й прнннид, пропускани  врающащегос  штока антикатода через диффузионный насос применен к насосу, построенному но тину 4-стуценчатого стального диффузионного насоса Гедэ. Пары ртути из кип тильника 24 подымаютс  но трубке 18- и питают параллельно сопла насоса 15 и 14. Конденсирующа  ртуть стекает через ртутные затворы 16 и трубку 28 обратно в кип тильник. Кип тильник нагреваетс  электропечью. Корпус насоса