SU5792A1 - Рентгеновска трубка с накаливаемым катодом - Google Patents

Description

В предлагаемой рентгеновской трубке накаливающийсл катод помещаетс  в металлическом резервуаре, стенки которого целиком или отчасти вход т в состав оболочки трубки. Антикатод электрически уединен от этого резервуара изолировкою , способною выдерживать высокое напр жение. При этом металлический резервуар и антикатод устраиваютс  и располагаютс  друг относительно друга таким образом, чтобы катодные лучи падали только на ограниченную часть поверхности антикатода.

Дл  этого металлический резервуар может быть сужен на стороне, обращенной к антикатоду до величины отверсти  дл  пропуска катодных лучей, при чем часть поверхности антикатода, на

которую должны падать катодные лучи, может быть расположена в этом отверстии или вблизи него, В предлагаемой рентгеновской трубке накаливающийс  катод также изолируетс  от металлического резервуара. Антикатод изолируетс  от металлической части трубки таким образом, чтобы между ним и этой частью была возможно больша  разность потенциалов . Дл  получени  лучшей воспроизводительной способности металлической части сообщаетс  посто нный потенциал. В предлагаемой рентгеновской трубке не приходитс  соедин ть катодные лучи в сход щийс  пучок. При этом устройство и расположение накаливающейс  нити допускает большую свободу установки части поверхности антикатода,

на которую должны падать катодные лучи. Металлический резервуар и антикатод могут быть устраиваемы и располагаемы друг отнисительно друга таким образом, чтобы де тельные рентгеновские лучи направл лись перпендикул рно или почти перпендикул рно к поверхности антикатода. Часть антикатода, на которую должны падать катодные лучи, отверстие в металлическом резервуаре дл  пропуска катодных лучей и отверстие или окно в нем же дл  пропуска рентгеновских лучей можно располагать на одной и той же оси. Накаливающийс  катод можно делать в виде кольца, расположенного вокруг оси концентрических с ним частей так, чтобы рентгеновские лучи могли выходить беспреп тственно.

На фиг. 1 по сн етс  в общей форме устройство предлагаемой рентгеновской трубки и на фиг. 2, 3, 4 и 5-разные формы ее вынолнени  (на фиг. 4 показана еще схема устройства необходимого дл  действи  рентгеновской трубки). На фиг. 6 изображен осевой разрез видоизменени  предлагаемой рентгеновской трубки и на фиг. 7-часть приспособлени  дл  регулировани  величины отверсти  в металлическом резервуаре (в увеличенном масштабе). На фиг. 8 изображен продольный разрез другого видоизменени  предлагаемой рентгеновской трубки.

Накаливающийс  катод 1 расположен в трубке, показанной на фиг. 1, и помещаетс  внутри металлического резервуара 3, в котором находитс  и антикатод 2. Питательные проволоки катода 1 вплавлены в стекл нную трубку 4, котора  сплавлена (непроницаемо дл  воздуха) с оболочкою резервуара 3. Антикатод 2 электрически уединен от резервуара 3, помощью изолирующей части 5, котора  состоит из стекла и также герметически приплав лена к металлической оболочке. Из трубки какимнибудь способом удал етс  воздух до получени  весьма высокого вакуума (напр., свыше 0,0006 мм давлени  ртутного столба). При работе с трубкою, показанною на фиг. 1, напр жение между накаливающимс  катодом 1 и антикатодом 2 весьма высокое, а у металлического резервуара 3 поддерживаетс  посто нный потенциал относительно накаливающегос  катода. Дл  этого можно, напр., один из концов катода соедин ть электрически с металлическим резервуаром . Можно также соедин ть его с этим резервуаром через источник посто нного напр жени . Металлический резервуар 3 должен иметь незначительный отрицательный потенциал относительно всех точек накаливающейс  нити. Если эта отрицательна  разность потенциалов составл ет даже лишь несколько вольт, то ни один из посылаемых накаливающимс  катодом электронов не может попасть на оболочку металлического резервуара; им всем придетс  перейти на антикатод 2. В показанной форме осуществлени  антикатодом служит небольшое шаровидное тело, так что катодные лучи могут встретить лишь небольшую часть его новерхности; вследствие этого и рентгеновские лучи посылаютс  небольшой поверхностью, что, как известно, при производстве рентгеновских снимков представл етс  безусловно необходимым. В надлежащем месте оболочки металлического резервуара 3 должно быть устроено окно дл  пропускани  рентгеновских лучей. Разность потенциалов между резервуаром 3 и накаливающимс  катодом можно, оставл   ее небольшою, сделать и положительною, но это влечет за собою вредное действие, так как часть испускаемых накаливающимс  катодом электронов поступает тогда на металлическую стенку, вызыга  потерю энергии и вместе с тем нагревание этой стенки. Устройств э, показанное на фиг. 1, менее пригодно дл  практической работы, так как антикатод 2 не получает достаточного охлаждени . Более практическое устройство показано на фиг. 2. Здесь накаливающийс  катод 9, состо щий из согнутой кольцеобразно проволоки, помещаетс  в металлическом резервуаре 6, с узкою шейкою 7, в которой помещаетс  часть поверхности антикатода 8. Против антикатода в металлическом резервуаре устроено окно дл  прохода рентгеновских лучей. Это окно, согласно фиг. 2 закрыто стекл нною пластинкою 13, герметически приплавлеиною к металлической оболочке; кроме того, окно перекрыто тонкою металлическою, алюминиевою или серебр ною пластинкою 14 или же решеткою или сеткою из

подобного же материала; это приспособление , пропуска  рентгеновские лучи, не допускает зар жени  стекл нной пластинки катодными лучами. Тонка  металлическа  пластинка или решетка имеет целью дополнить оболочку резервуара, внутри которого помещаетс  накаливающийс  катод котора  состоит по возможности , во всех част х из металла. Если в таком случае вызвать небольшую отрицательную разность погенциалов между металлическим резервуаром и накаливающимс  катодом, то ни один из посылаемых накаливающимс  катодом электронов не будет в состо нии достигнуть оболочки резервуара и нарушить правильность действи  трубки. Питательные проволоки 10 и 11 пакаливающегос  катода вплавлены в стекл нную трубку 12, герметически приплавленную к оболочке металлического резервуара. Накаливающа с , изготовленна , панр., из вольфрама нить 9, поддерживаетс  опорами 16 (напр., из молибдена) в свою очередь укрепленными на кольце 15 из изолирующего материала, напр., стекла, фарфора или т. п. Антикатод электрически уединен от мета.мического резервуара изолировкою, способною выдерживать высокое напр жение. Катодные лучи, испускаемые накаливающимс  катодом , благодар  особой форме оболочки металлического резервуара и своеобразному расположению антикатода относительно этой оболочки, могут попадать лишь на небольшую часть поверхности антикатода. Охлаждение антикатода может быть производимо вс ким подход щим способом. Что касаетс  разности напр жений между катодом и резервуаром , то в этом отношении сохран ет силу сказанное по поводу фиг. 1. Если накаливающимс  катодом служит накаливающа с  вольфрамова  пить, то разницы напр жени  в несколько, напр., в 5 вольт, достаточно дл  того, чтобы не допустить попадани  на металлическую оболочку электронов, посылаемых катодом. Вообще, нет необходимости изо лировать от металлического резервуара обе питательные проволоки накаливающегос  катода. Можно одну из них соединить электрическим способом или через сопротивление с оболочкою металлического резервуара, вывод  изолированно

из трубки только оставшуюс  вторую проволоку. Однако, при этом возникает то неудобство, что разность напр жений между накаливающимс  катодом и металлическим резервуаром не допускает регулировани . В форме осуществлени , показанной на фиг. 3, антикатод и металлический резервуар устроены   расположены друг относительно друга еще иначе. Е оболочке металлического резервуара 21 укреплена здесь металлическа  же к эышка 22 с небольшим отверстием . Оканчивающийс  заострением антикатод 20 расположен против этого отверсти  таким образом, что его острие слегка входит внутрь резервуара, в котором помещаетс  накаливающийс  катод. В этом устройстве катодные лучи также могут попадать лишь на небольшую часть поверхности антикатода. В форме осуществ.|1ени , показанной на фиг. 4, металлический резервуар 23 снабжен наклонною металлическою пластинкою 24-с отверстием 33. Против этого отверсти  расположен антикатод 25, уединенный от металлического резервуара помощью изолирующей части 27. Образующиес  рентгеновские лучи отбрасываютс  через окно 26, устроенное так же, как и в форме осуществлени , показанной на фиг. 2.

Накаливающийс  катод изолирован от металлического резервуара стекл нным колпаком 29 и питаетс  батареею, включенною последовательно с регулирующим сопротивлением 31. Сопротивление 32, которое, при желании, можно устраивать так, чтобы его можно было регулировать , служит дл  сообщени  металлическому резервуару небольшой разности потенциалов по отношению ко всем точкам накаливающейс  нити. В устройстве , показанном на фиг. 4, антикатод расположен непосредственно позади отверсти  в металлическом резервуаре. Катодные лучи могут поступать на антикатод только через это отверстие, так что и здесь выполнено условие, чтобы дл  образовани  рентгеновских лучей утилизировалась лишь небольша  часть поверхности антикатода. Антикатод может состо ть из любого подход щего материала, напр., молибдена, вольфрама и т. п. В устройстве, показанном на фиг. 5, накаливающа с  нить 38 н окно

39 расположены относительно антикатода 37 таким же образом, как и в трубке, показанной на фиг. 2.

Материалом дл  металлического резервуара может служить, напр., медь или железо, дл  герметического же соединени  металлического резервуара со стекл нною трубкою можно примен ть платиновое кольцо. Дл  этого можно примен ть кольцо из хромистого железа, если только состав последнего таков, что его коэффициент расширени  от нагревани  соответствует такому же коэффициенту стекла. Можно и весь металлический резервуар устраивать из хромистого железа такого состава, ибо слабое выделение газов и незначительна  пористость этого сплава  вл ютс  особенно выгодными его свойствами .

В видоизменении предлагаетой рентгеновской трубки, согласно фиг. 6 и 7, величина отверсти  в металлическом резервуаре может быть регулируема. При изменении величины отверсти  мен етс  и величина фокуса, т.-е. величина части поверхности антикатода, на которую падают катодные лучи. Такие рентгеновские трубки можно примен ть дл  разных целей. Так, например, одну и ту же трубку можно примен ть дл  рентгеновского фотографировани  (при малом фокусе ) и дл  просвечивани  (при большом фокусе). Дл  того, чтобы отверстие в металлическом сосуде, служащее дл  прохода катодных лучей, сделать регулируемым , можно примен ть разные устройства . У стенки металлического резервуара , со стороны накаливающегос  катода , установлен вращающийс  орган, снабженный приспособлением дл  регулировани  величины отверсти , служащего дл  прохода катодных лучей. Дл  приведени  в движение вращающегос  органа можно установить подвижной орган, приводимый в действие посредством магнитного вли ни  с наружной стороны трубки. Изображенна  на фиг. 6 рентгеновска  трубка состоит из двухстенной стекл нной трубки 1, к одному концу которой герметически приилавлен антикатод 2, и из металлического резервуара 4, герметически приплавленного одним концом к стекл нной трубке 1, а другим концом-к стекл нному колпаку 6. Антикатод 2 снабжен металлической трубкой 3, служащей дл  подвода охлаждающей жидкости; на металлическом резервуаре 4 укреплена цилиндрическа  стенка 5, защищающа  место спайки стекл нного сосуда 1 с металлическим резервуаром 2. Накаливающийс  катод 7 помещен внутри металлического резервуара 4 на электродах 8 и 10, установленных на металлической плите 9. Электрод 8 электронроводно соединен с металлической плитой, между тем как электрод 10 изолирован от нее при помощи колечка И из кварца или другого изолирующего вещества. Дл  присоединени  проводов, подвод щих ток к накаливающемус  катоду, служат зажимы 12 и 13. Е металлическому резервуару 4. кроме того, прикреплен при помощи винтов 16 металлический диск 14, снабженный отверстием 15 и установленный таким образом, что зеркало антикатода 2 располагаетс  вблизи отверсти  15 в диске. Дл  регулировани  величины отверсти  15 служит веерна  диафрагма. К нижней поверхности металлического диска 14 прикреплено, прп помощи установленных в диске винтов 21 и 22, металлическое кольцо 18, поворачивающеес  в ту или другую сторону на некоторое рассто ние и снабженное дл  этой цели расположенными по дуге круга вырезами 19 и 20, через которые проход т упом нутые винты 21 и 22. Кольцо 18 снабжено зубь ми 17. сцепл ющимис  с зубчатым колесом 23, установленным на конце шпиндел  30. Этот шпиндель вращаетс  в подшипнике 31 и в металлической плите 9 во втулке 32; на другой его конец насажена коническа  зубчатка 33, сцепленна  с такою же зубчаткою, насаженной на щшшдель 36, вращающийс  в стекл нной трубке 35. Шпиндель 36 имеет железную выступающую часть 37, благодар  чему оп может быть повернут в ту или другую сторону посредством наружного магнитного воздействи  на него. При повороте шпиндел  36 поворачиваетс  и мета.1лическое кольцо 18, благодар  чему отверстие 15 увеличиваетс  или уменьшаетс . Это происходит вследствие того, что в металлическом диске 14 укреплены металлические же штифты 25, на которых вращательно установлены пластинки 24, имеющие форму полукруга. На другол конце пластинок имеютс  небольшие штифты 26, могущие поворачиватьс  и передвигатьс  в ту или другую сторону в пазах 27 на кольце 18. При повороте кольца 18, опо захватывает пластинки 24, благодар  чему величина отверсти  15 увеличиваетс  или уменьшаетс .

Предлагаема  рентгеновска  трубка может быть известным способом сильно разрежена или наполнена газом, состо щим из водорода или гели  нод давлением , нри котором не происходит вредна  ионизаци . При заполнении водородом давление может равн тьс , напр., 0,01 мм ртутного столба. Во врем  действи  рентгеновской трубки между металлическим резервуаром 4 и антикатодом 2 устанавливаетс  высокое напр жение . Исход щие от накаливающегос  катода электроды действием электрического пол  прит гиваютс  к антикатоду, нри чем, благодар  форме металлического резервуара 4 с диском 14 и отверстием 15 и расположению зеркала антикатода вблизи этого отверсти , катодные лучи падают лищь на ограниченную часть поверхности антикатода. Величина этой поверхности онредел етс  величиной отверсти  15. Образующиес  рентгеновские лучи выход т наружу через отверстие 15, отверстие в плите 9 и стекл нный колпак 6. Нежелательные рентгеновские лучи поглощаютс  стенками металлического резервуара 4, изготовливаемого дл  этого из хромистого железа.

Наружна  стенка рентгеновской трубки согласно фиг. 8 образована стекл нным резервуаром 1, к которому ненроницаемо дл  воздуха приплавлена вход ща  внутрь него стекл нна  трубка 2. К концу трубки 2. также непроницаемо дл  воздуха , нриплавлен антикатод 3, который может, например, состо ть из хромистого железа. На нередней новерхности антикатода укреплена состо ща , нанример, из вольфрама вставка 4; металлическа  трубка 5 служит дл  подведени  охлаждающей жидкости. К внутренней стенке сосуда 1 принлавлена стекл нна  трубка 6 с нружинным зажимом 7, к которому помощью поддержек 8, подвешен металлический сосуд 9. Этот сосуд может состо ть , например, из молибдена, хромистого железа или иного материала легко выдел ющего газы. Он может быть изготовл ем также из алюмини  или т. п. материала, но нри этом тер етс  выгода поглощени , хот  бы части, рентгеновских лучей стенками такого сосуда. Накаливающийс  катод, состо щий из пр мой , например, вольфрамовой проволоки, укрепл етс  впутри металлического сосуда 9 к токоподвод щим проволокам 11 и 12; последние вплавлепы, непроницаемо дл  воздуха, в стенку сосуда 1 и изолированы от металлического резервуара 9 помощью кварцевых шариков 13 и 14. На стороне антикатода металлический сосуд 9 суживаетс  в отверстие 15; на нротивоположной же стороне его имеетс  отверстие или окно 16, дл  пропуска рентгеновских лучей. Нри работе с трубкою , между накаливающимс  катодом 10 и антикатодом 3 включаетс  высокое напр жение, а резервуару 9, с которым соединена токоподвод ща  проволока 17, сообщаетс  потенциал несколько отрицательный относительно всех точек накаливающейс  нити. Посылаемые накаливающейс  нитью электроны не могут при этом достигнуть металлического сосуда 9; под вли нием особой формы последнего и расположепи  антикатода они вынуждены встречать нереднюю поверхность антикатода на ограниченном нространстве. Де тельные рентгеновские лучи оставл ют новерхность антикатода в перпендикул рном пли почти перпендикул рном к ней направлении. Такие трубки можно эвакуировать обычным образом от воздуха так, чтобы зар жение практически совершалось без газионировани . Можно также снабжать такие трубки газовым наполнением, состо щим из водорода и гели , под таким давлением , при котором газионирование происходить не может. Это газовое давление может быть выше 0,0006 мм ртутного столба и, например, при водородном наполнении может составл ть около 0,01 .tw;.

Предмет патента.

1. Рентгеновска  трубка с сильным разр жением, с накаливаемым катодом и с металлическим резервуаром, характеризующа с  тем, что металлический резервуар изолирован от антикатода и снабжен на стороне, обращенной к антикатоду сужением, образующим отверстие дл  прохода катодных лучей, и что часть поверхности антикатода, на которую падают катодные лучи, расположена в этом отверстии или в непосредственной близости от него.

2.Форма выполнегга  рентгеновской трубки, охарактеризованной в п. 1, отличающа с  таким расположением антикатода но отношению к катоду и металлическому резервуару, чтобы де тельные рентгеновские лучи были направлены перпендикул рно или почти перпендикул рно к поверхности антикатода (фиг. 2 и 3).

3.Форма выполнени  охарактеризованной в п. п. 1 и 2 рентгеновской трубки, отличающа с  тем, что часть антикатода, на которую падают катодные лучи, суженна  часть металлического резервуара и отверстие в металлическом резервуаре, служащее дл  пропуска рентгеновских лучей, расположены на одной и той же пр мой (фиг. 2).

4.В охарактеризованной в п.п. 1-3 рентгеновской трубке применение электрического соединени  металлического резервуара, внутри которого помещен накаливающийс  катод, с накаливаемым катодом или непосредственно или через источник посто нного, но регулируемого напр жени .

5.В. охарактеризованной в п.п. 1-3 рентгеновской трубке применение соединени  металлического резервуара с накаливаемым катодом или через сопротивление или непосредственно с источником напр жени  таким образом, что между металлическим резервуаром и всеми точками накаливаемого катода устанавливаетс  посто нна  отрицательна  разность потенциалов.

6.Видоизменение рентгеновской трубки с накаливаемым катодом, охарактеризованной в п.п. 1-5, отличающеес  применением нриепособлений, позвол ющих регулировать величину отверсти  15 в металлическом резервуаре 4, каковое отверстие служит дл  прохода катодного пучка (фиг. 6).

7.Форма выполнени , охарактеризованной в п. 6 рентгеновской трубки, отличающа с  применением, дл  поворота кольца 18, поворотного приспособлени  34, 36, 37, приводимого в действие магнитным полем, источник которого находитс  вне трубки (фиг. 6).

8.Видоизменение охарактеризованной в п. 1 рентгеновской трубки, отличающеес  тем, что металлический резервуар 9, в котором установлен накапчивающийс  катод, помещен внутри оболочки рентгеновской трубки, а не образует часть оболочки.

3 Фиг.1.

Фиг.З.

ФигЛ.

1.

ФигЛ. Фиг. 5. гг1--