Генератор рентгеновского излучения

Генератор рентгеновского излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: рентгенотехника. Сущность изобретения:, генератор содержит разрядную камеру, магнитную и высокочастотную системы и мишень. Разрядная камера выполнена в виде одномодового резонатора, а постоянные дисковые магниты формируют поле с электронной циклотронной резонансной поверхностью в форме однополостного гиперболоида с мишенью в средней его плоскости вблизи поверхности . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

csi)s Н 01 J 35/00, Н 05 G 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь.„ .,-.,",, -" " ъ

К ПАТЕНТУ (21) 4944234/25 (22) 10.06.91 (46) 23.03.93. Бюл, ¹ 11 (71) Университет дружбы народов им, Патриса Лумумбы (72) В.Д.Дугэр-Жабон и К,С.Голованивский (73) К,С.Голованивский и B.Ä,Äóràð-Жабон (56) Патент США ¹ 3969628, кл. 250 — 402, 1976.

Заявка Японии № 62 — 26752, кл. Н 01 J

35/22, 1987.

Rambault Р.А, Phys. Fluids> 1972, ч.15, р.1477,.

Изобретение относится к рентгеновской технике и предназначено для рентгенодиагностики, рентгенодефектоскопии, предпосевной обработки и стерилизации семян овощных и зерновых культур, уничтожения термостойких бактерий в пищевой промышленности в качестве источника рентгеновского излучения.

Цель изобретения - повышение интенсивности и энергии генерируемого излучения при снижении энергопотребления и уменьшении габаритов генератора рентгеновского излучения, На фиг.1 схематично показан предлагаемый генератор; на фиг.2 — ориентация электрического вектора l в резонаторе.

Генератор содержит газонаполненную разрядную камеру 1, осесимметрично с которой расположены дисковые постоянные магниты 2, систему 3 генерации и ввода микроволновой энергии в разрядную камеру, электромагнитная энергия от которого

„„. Ж „„1804661 А3 (54) ГЕНЕРАТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Использование: рентгенотехника. Сущность изобретения:, генератор содержит разрядную камеру, магнитную и высокочастотную системы и мишень, Разрядная камера выполнена в виде одномодового резонатора, а постоянные дисковые магниты формируют поле с электронной циклотронной резонансной поверхностью в форме однополостного гиперболоида с мишенью в средней его плоскости вблизи поверхности. 2 ил. через волновод 4 и окно 5 поступает в разрядную камеру, возбуждая в ней стоячую волну с электрическим вектором, перпендикулярным стационарному магнитному полю, и максимумом напряженности в средней ее плоскости, мишень 6, расположенную в средней плоскости разрядной камеры вблизи циклотронно-резонансной поверхности для электронов, и окно 7 для вывода рентгеновского излучения, возникающего при бомбардировке мишени электронами, нагреваемыми в условиях циклотронного резонанса.

Генератор работает следующим образом, Внутри одномодового резонатора, являющегося одновременно разрядной камерой 1 (фиг.1), возбуждается стоячая волна с электрическим вектором, перпендикуля рным оси резонатора и максимумом в его средней плоскости. Дисковые магниты 2 (фиг.1, 2) формируют неоднородное магнит1804661 ное поле зеркальной конфигурации, Расстояние между магнитами и их намагниченность подбирают такими, чтобы внутри разрядной камеры поверхность, на которой выполняется условие ЭЦР В(х, у, z) = В = (где m и е — масса и заряд электрос гп и е на; м — круговая частота микроволнового поля; с — скорость света), имела форму однополостного гиперболоида 3 (фиг,2) со средней поперечной плоскостью, совпадающей с максимумом электрического поля.

Наиболее эффективный нагрев электронов будет происходить именно в этой плоскости, во-первых, вследствие того, что напряженность электрического поля является в ней наибольшей. Во-вторых, согласно теории авторезонансного ускорения наиболее эффективный нагрев должен наблюдаться на линии пересечения резонансной поверхности с поверхностью минимумов магнитного поля на силовых линиях (Вс ) ° В = О. В данном случае эта область наиболее эффективного нагрева представляет собой кольцевую зону пересечения средней поперечной плоскости ловушки с поверхностью гиперболоида. С другой стороны, электроны, испытывающие ЭЦР-нагрев вне кольцевой зоны, находящейся в средней плоскости, под действием силы F = -pvB (где p = Nf< / — магнитный момент электрода; Wi — энергия движения электрона в поперечной плоскости) стягиваются в область минимума магнитного поля, т.е. в среднюю плоскость ловушки. Таким образом, в средней плоскости ловушки формируется плотное кольцо горячих электронов, что и наблюдалось в экспериментах на примере источника, который будет описан ниже; .

Для получения рентгеновского излучения в камеру вводят мишень на такую глубину, чтобы электроны кольца могли ее бомбардировать.

Пример. Рентгеновский генератор включает в себя цилиндрический одномодовый ТЕш резонатор, служащий разрядной камерой, который запитывается от магнетронного генератора на частоте 2,45 ГГц мощностью 600 Вт. Размеры. резонатора: диаметр 13 см, длина 8 см. Резонатор изготовлен из алюминиевого сплава и размещен соосно между двумя SmCos дисками, формирующими поле зеркальной ловушки. При напряженнбсти 3,7 кГс вблизи поверхности дисков резонансная поверхность Вс = 870 Гс имела форму однополостного гиперболоида с диаметром в средней плоскости ловушки

8,3 см, Резонатор заполнялся водородом при давлении 1,3 10 Торр. Внутри резонатора в средней плоскости формировалось кольцо горячих электронов со средним диаметром 8,5 см толщиной 0,6 см, Танталовая мишень, расположенная на керамическом держателе с водяным охлаждением, вводилась в камеру вдоль радиуса на глубину 2,2 см, Рентгеновское тормозное излучение, возникающее в результате бомбардировки мишени горячими электронами, выводилось

10 через окно из оргстекла. Диаметр окна 4 см, толщина стекла 0,5 см.

При испытании источника в непрерывном режиме было зарегистрировано излучение рентгеновских квантов со средней

15 энергией 160 кэВ и дозой 900 Р/ч на расстоянии 15 см от поверхности окна. Интегральная доза около 7000 P/÷. Интегральная мощность излучения около 2,0 Вт.

Размеры источника; диаметр 20 см,дли20 на 15 см, Энергозатраты определялись мощностью магнетрона и не превышали 2 кВт.

Следующие данные обосновывают преимущества заявляемого технического решения. Формирование зеркального магнитного поля с циклотронно-резонансной поверхностью в виде однополостного гиперболоида позволяет нагревать электроны до более высоких энергий, чем в случае

30 однородного поля при одинаковых микро-. волновых полях, и собирать их в кольцеобразную зону в средней плоскости ловушки.

Замена волноводной секции одномодовым резонатором позволяет уменьшить габарит35 ные размеры разрядной камеры и увеличить напряженность нагревающего микроволнового поля при одинаковой потребляемой мощности. Замена соленоидальных катушекдисковыми постоянными магнитами по40 вышает экономичность источника и дает воэможность создавать магнитное поле с необходимой пространственной неоднородностью. Формирование плотного кбльца горячих электронов и использование мише45 ни приводит к резкому увеличению интенсивности рентгеновского излучения.

Использование одномодового резонатора и постоянных магнитов для создания магнит- . ной ловушки резко снижает габаритные раз50 меры источника по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Генератор рентгеновского излучения, содержащий газонаполненную разрядную

55 камеру, расположенную в ней мишень, магнитную систему для создания условий.электронного циклотронного резонанса, систему генерации и ввода микроволновой энергии в разрядную камеру, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения

1804661

Составитель B.Дугар-Жабон

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор

Заказ 1080 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/S

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 интенсивности и энергии генерируемого излучения при снижении энергопотребления и уменьшения габаритов, разрядная камера выполнена в виде одномодового резонатора, а магнитная система образована диско- 5 образными постоянными магнитами, расстояние между которыми и намагниченность которых выбраны из условия формирования поля с имеющей форму однополостного гиперболоида поверхностью, на которой выполнены условия электронного циклотронного резонанса, и мишень расположена в средней плоскости гиперболоида рядом с указанной поверхностью или на ней.