Импульсный рентгеновский аппарат

Импульсный рентгеновский аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙРЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ, содержащий импульсную рентгеновс ую трубку, подключенный к ,. трубке разрядный конденсатор, подключенный вторичной обмоткой к разрядff ному конденсатору импульсный трансФорматор , первичная обмотка которого выполнена в. виде сплошного полого цилиндра, охватывающего вторичную обмотку, которая установлена коаксиально ему и имеет форму круглого полого усеченного конуса, подключенное к первичной обмотке трансформатора зарядное устройство с коммутирующим разрядником, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности в импульсе излучения, разрядный конденсатор выполнен в виде коаксиальных цилиндров, длина которых больше длины трансформатора и первый из которых располоисен между первичной и вторичной обмотками трансформатора, а второй - внутри (f) С вторичной обмотки трансфЪрматора, причем в цилиндрах разрядного конденсатора выполнены окна для пропус .кания магнитного поля, создаваемого обмоткагли трансформатора. & fj Од 00 8 ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

3(51) Н 05 С 1 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 —,1

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3262101/18-25 (22) 07. 04. 81 (46) 07. 09. 83. Бюл. М 33 (72) E.И. Биченков, В.В. Клыпин, Е.И. Пальчиков, В.В. Полюдов, Р.Л. Рабинович, В.й. Титов, В.А, Клочко, A.È. Лисицын, В.Н.Твердохлебов, Г.С. Доронин и А.С, Обухов (71) Научно-исследовательский институт интроскопии и Институт гидродинамики Сибирского отделения AH СССР (53) 621.386(088.8) .-{561 1. Месяц Г.A. Генерирование мощных наносекундных импульсов.

M "Сов. радио", 1974, с. 226-228..

2. Авторское свидетельство СССР.. ,М 126962, кл. Н 05 Ci 1/22, 1959 прототип).

54)(57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ .РЕНТГЕНОВСКИЙ

AIIIIAPATs содержащий импульсную рентгеновскую трубку, подключенный к трубке разрядный конденсатор, подклн ченный вторичной обмоткой к разряд-, „„SU„„1040630 A ному конденсатору импульсный трансформатор, первичная обмотка которого, выполнена в, виде сплошного полого цилиндра, охватывающего вторичную обмотку, которая установлена коаксиально ему и имеет форму круглого полого усеченного конуса, подключенное к первичной обмотке трансформатора зарядное устройство с коммутирующим разрядником, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения мощности в импульсе излучения, разрядный конденсатор выполнен в виде коаксиальных цилиндров, длина которых больше длины трансформатора и .первый из которых расположен. между первичной и вторичной обмотками <о трансформатора, а второй — внутри вторичной обмотки трансфЬрматора, причем в цилиндрах разрядного конденсатора выполнены окна для пропус- С ,кания магнитного поля, создаваемого обмотками трансформатора. . Ф fJ

1040630

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что окна в цилинд.Рах конденсатора расположены на их противоположных концах вне границ проекций первичной обмотки трансформатора на первый цилиндр и вторичной обмотки на второй цилиндр, причем окна в каждом цилиндре, расположенные на его противоположных концах, попарно соединены продольныл!и прорезями.

3. Аппарат по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в конден-. сатор введен третий коаксиальный цилиндр, расположенный. внутри второго цилиндра и электрически связанный

1

Изобретение относится к рентгенотехнике, а именно к импульсным рентгеновским аппаратам повышенной мощности, работающим в наносекундном диапазоне.

Известен импульсный рентгеновский 5 . аппарат наносекундного диапазона, включающий импульсную рентгеновскую трубку, подключенный к ней через разрядник-обостритель разрядный или накопительный конденсатор, подключен jg ный вторичной обмоткой к разрядному конденсатору импульсный трансформатор, к первичной обмотке которого подключен зарядный конденсатор, первичный комму7татор и зарядное устрой- !5 ство.

Конкретное выполнение перечисленных выше элементов может быть различным, что определяет контактные характеристики аппаратов данного типа 1 g. 20

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный рентгеновский аппарат, содержащий импульсную рент:.геновскую трубку, подлкюченный к трубке разрядный конденсатор, подключен ный вторичной обмоткой к разрядному конденсатору импульсный трансформатор, первичная обмотка которого выполнена в виде сплошного полого цилиндра, охватывакяцего .вторичную об- -30 мотку, которая установлена коаксиально ему и имеет форму круглого полого усеченного конуса, подключенный к первичной обмотке трансформатоРа зарядный конденсатор .подключен .39 .ное к зарядному конденсатору зарядное устройство и коммутирующие разРядники (2 ).

Недостат ком известного аппарата являетоя низкая мощность рентгеновского излучения в импульсе. с первым цилиндром, причем третий цилиндр снабжен аналогичной системой окон и прорезей.

Аппарат по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что первый и второй цилиндры разрядного конденсатора подключены к,рентгеновской трубке с помощью сплошных конических проводников.

5. Аппарат по пп. 1-4, о т л и— ч а ю шийся тем, что плотность намотки витков вторичной обмотки трансформатора вйбрана обратно пропорциональной кубу радиуса в направленин от витка с наибольшим радиусом к витку с наименьшим радиусом.

Цель изобретения - повыаение, мощности в импульсе излучения.

Поставленная цель, достигается .тем, что в импульсном рентгеновском аппарате, содержащем импульсную рентгеновскую трубку, подключенный к трубке разрядный конденсатор, подключенный вторичной обмоткой к разрядному конденсатору импульсный трансформатор, первичная обмотка которого выполнена в виде сплошного полого цилиндра, охватывающего вторичную обмотку, которая установлена. коаксиально ему и имеет форму круглого полого усеченного конуса, подключенное к первичной обмотке трансформатора зарядное устройство с коммутирующим разрядником, разрядный конденсатор выполнен в виде коаксиальных цилиндров, длина которых боль-! ше длины трансформатора и первый иэ которых расположен между первич- ной и вторичной обмотками трансформатора, а второй - внутри вторичнойобмотки трансформатора, причем в ци,.линдрах разрядного конденсатора вы,полнены окна для пропускания магнит ного поля, создаваемого обмотками .трансформатора.

При этом окна в цилиндрах конденсатора расположены на их противоположных концах вне границ проекций первичной обмотки трансформатора на первый цилиндр и вторичной обмотки на второй цилиндр, причем окна в каждом .цилиндре, расположенные на раз ных его противоположных концах, попарно соединены продольнымй прорезя- ми °

Кроме того, в разрядный конденсатор введен третий коаксиальный цилиндр, расположенный внутри второго цилиндра и электрически соединенный

1040630 с внешним первым цилиндром койденса- никает ток, создающий переменное маг- . тора, причем третий цилиндр снабжен нитное поле во внутреннем объеме геаИаЛогйчной системой окон и про- нераторного устрОйства 1. Выполнение резей. обмотки 2 в виде цилиндра минимизируПервый и второй цилиндры разряд- ет волновое сопротивление первичной ного конденсатора подключены к рент- 5 цепи и позволяет получить минимальное геновской трубке с помощью кони- — - время разряда конденсатора, что в ческих проводников. соответствии с вольтсекундной харакПлотность намотки витков и вто" ., теристикой диэлектрических.материаричной обмотки трансформатора выбра- лов приводит к повыаению электричес" на обратно пропорциональной кубу Ра- 10 кой прочности узлов генераторного . диуса в направлении от витка с наи- устройства 1 и позволяет уменьшить большим радиусом к витку с наимень его радиальные размеры. Наличие окон шим радиусом. 8 в проводящем. слое цилиндра 4 обесНа фиг ° 1 показано генераторное .печивает беспрепятственное проникноустройство рентгеновского аппарата, 15 вение укаэанного магнитного поля в общий вид; на фиг. 2 — вариант его.. полость. генераторного устройства 1. выполнения, разрез. Суммарная площадь окон 8 должна быть

Импульсный рентгеновскии аппарат не меньше величины поперечного сечесодержит импульсную рентгеновскую, ния, охватываемого проводящим слоем трубку {He показана ), подключенную, внешнего цилиндра 4. это позволяет . к генераторному устройству 1. Гене- создать в занимаемом вторичной обраторное устройство содержит импульс- маткой 3 трансформатора. объеме однОный трансформатор с первичной обмот- родное:по длине и в радиальном нап равв виде цилиндра 2 и конусообраэ-,лении магнитное поле максимальной наной вторичной обмоткой 3, разрядный пряженности и обеспечить высокий кокон е д нсатор в виде двух коаксиаль-- эффициент связи первичной обмотки 2

25 ных цилиндров 4 и 5. Цилиндрическая с первыми витками вторичной обмотки .3 первичная обмотка 2 импульсного витками а наибольшим радиусом). трансформатора подключена к зарядйому конденсатору Ь, который. соединен с:. ПеРеменное магнитНое поле созДает ко утирующ м разрядником 7 и заряд- 30 в проводящем слое цилиндра 4 вихревые ным устройством (не показано ). В iso- токи, напРавление котоРых пРотивопоаксиальных цилиндрах 4 и 5 выполнена ложно напРавлению тока в цилиндре 2. система оконо 8 и прорезей g Окна 8 Продольные пРоРези 9 препятствуют расположены на противоположных кон- замыканию вихревых токов и обеспечицах цилиндров 4 и 5 и попарно сьедине-35 вают совместно с окнами 8 проникнопрорезями 9 QKHa 8 в цилин ре 4 . вение магнитного полЯ в объем геНеРарасположены вне проекции первичной:,- тоРного УстРойства 1. цилиндрической обмотки 2 импульсного Вихревые токи в осевом направлении трансформатора на цилиндр 4, а окна:, не возникают, посколькУ магнитный

8 в цилиндре 5 †. вне проекции BTopm» ПОТОК, ПРОХОДЯЩИЙ ЧЕРЕЗ КажДУЮ ПаРУ ной Обмотки 3 импульсного трансформа- окон 8с проходит через них в противо40 тора на цилиндр 5. Практически ци- положных направлениЯх, т .е. сУммарлиндры 4 и 5 выполнены в виде диэлек- ный поток через каждую паРУ окон Ратрической основы с нанесенным на нее вен нУлю. Размещение втоРичной обмотпроводящим слоем, в котором выполйеиы .ки 3 на каркасе между цилиндрами 4 и указанные окна 8 и прорези g Вне 45 5, образующими Разрядный конденсатор ,ний цилиндр 4 с обоих концов замкнут поэволЯет значительно Уменьшить цлинУ и образует герматичную полость гейе-,аппаРата. Система окон и прорезей в раторного устройства 1. Цилиндры 4 :и . проводящем слое второго цилиндра Б

5 подк почены к рентгеновской трубке обеспечивает пРоникновение магнитного с помощью конических проводников 10 д0 поля в центральную часть объема re.и 11, являющихся продолжением указан. неРаторного УстРойства 1 и обеспечиI ных цилиндро Г и переходных элемеи=:;. .вает эффективную связь магнитного тов 12 и 1,3 ° потока с последними витками вторичгенераторное устройство может так- ной обмотки 2 (витками с наименьшим же содержать третий цилиндр 14; кото- 55 р Усом ) рый установлен коаксиальHQ ocTarlbiiiii . Длина вторичной обмотки 3 не должвнутри второго цилиндра 5 и электр- . на превосходить длину цилиндра 2, чески соединен с первым цилиндром;:-4: для того чтобы магнитный поток, соэ(фиг. 2 ). Третий цилиндр 14 также-;.:,- даваемый цилиндром 2, проходил через снабжен аналогичной системой окон все витки вторичной обмотки 3. Одно и прорезей.. 60 временно длина вторичной обмотки 3

Импульсный рентгеновский аппарат должна превышать длину, пробиваемую работает следующим образом. рабочим напряжением трансформатора

При подаче импульса напряжения .на по.поверхности диэлектрического карцилиндрическую первичную обмотку 2;-, каса, на котором установлена эта импульсного трансформатора в ней-алоэ-б5;обмотка. Вторичная обмотка 3 выпол1040630 иена однослойной с переменным шагом, ра 5 может быть введен третий или у щим я к высокопотенциальному 14, который электрически соединен с меньшаю ся к концу обмотки. Необходимость выполне- первым цилиндром 4. Система о н торичной обмотки с переменным прорезей на третьем цилиндре 14 обес» а окон и шагом обусловлена следующим причинами, печивает проникновение переменного

Между обкладками конденсатора, 5;магнитного поля в весь внутренний образованного цилиндрами 4 и 5, име объем трансформатора и соответственэлек.т ч ется определенное, распределение но приводит к получен ию равномерного итного поля по . Рического потенциала, В то же Распределения магн время на каждом из витков вторичной всему сечению вторичной обмотки 3. обмотки 3 возникает распределение >0 При этом возраст стание напряженности

Д индукции, создаваемой перемен- электрического поля к ным магнитн я к оси коаксиальным полем. Если,распреде- ной системы цилиндров позволяет су4и 5 ление потенциала между цилиндрами ществейно увел ичить емкость разрядно от и 5 разрядного конденсатора отлич- ного конденсат ора при небольших рао от распределения ЭДС индукции по )5 диальных размерах третьего цилин виткам, электрическое поле конденса- ретьего цилиндка ом тора искажается, вследствие чего на Первый цилин 4 др соединен конусождом из.витков накапливается элек-, образным проноДн иком с катодом копле р ки заряд. Зто приводит к на- импульсной Рентгенон и ско трубки, а оплению значительной энергии н пара второй цилиндр 5 †с — с анодом рентгенов- зитной емкости, которая при пробое плошными, что обеспечирентгеновской трубки не превращается в излучение. Введением переменного вается введени ем системы окон 8, шага обмотки достигается то что

В позволяет резк о снизить индуктивность

Д индукции на витках соответствует потенциалу и электрическое поле

25 рентгеновская т бк дны конденсаторвнти а а ру ка. искажается у Р Разрядного конденсатора не

При зарядке раз рядн

,ядного конденсатока ется. В этом .случае заряд на ра до рабочего .напряжен я и рентгенов-. па а ждом витке равен нулю, энергия н ская трубка пробйй ается, и весь зааразитной емкости не накапливается ряд накопленный

В на цилиндрических витка и электрическое перенапряжение на 30 обкладках конденс сатора, протекает чеэлектрическ п итках не возникает, что увеличивает рез межэлектродный п

ы промежуток рентгепов трическую прочность аппарата и новской трубки создавая м ый

ышает его КПД. Проведенные рас- пульс рентгеновского излучения.

: ном м . четы показывают, что при однородПредлагаемая кон ом магнитном поле в объеме транс- 35 нает высокий коэффициент свЯзи обмонии аз орматора и коаксиальном расположе- ток тРансфоРматоРа Уст страняет потери разрядного конденсатора шаг нит- в паРазитных емкостЯх б

Р я, о уславливает ков изменяется таким образом что

1 разрядной цепи, что . плотность намотки витков обратно . IIPHBO HT к существенно пропорциональна к б стненному повышению ку у радиуса в на- 40 КПД аппаРата и значительно правлении от витка с му увелидиусом к внтк с н наибольшим ра чению моЩности и дозы импУ у аименьшим радиусом. геновского излучения. пульса рентТаким. образом, расположение вто- Кроме того и ричной обмотки 3 между к роме того, предлагаемая конструку коаксиальными ция по сравнению с извести цилиндрами 4 и 5 разрядного конденизвестной характесатора и введение переменного шага 45 ритами и весом, а также пон онд н- „ ризуется сущестненно меньш надежностью. устранить потери энергии в паразит- .. На основе ка и й р ично и вторич- создан переносной и ной обмотками трансформатора же умейьшить радиальные осевые .50сле ра, а так- новский аппарат ха а

Для увеличения емкости разрядног рабочее напряжение 600кВ "

ОкВ; ток в им. конденсатора внутрь второго цилино пульсе 2500А ител дл ьность импульо цилинд- са 50-80 нс; нес 60 кг. уф Л

ВНИИПИ Заказ 6950/59

Тираж 845 Подписное

Филиал ППП "Патент", r,Óæroðoä, Ул. Проектная, 4