Рентгеновская трубка, преимущественно для структурного анализа

Рентгеновская трубка, преимущественно для структурного анализа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

¹ $0465

КЛаоо ) . 1 вТ

АВТОРСНИ СВЩЕТЕЪСТВ0 НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСЛНИЕ рентгеновской трубки> преимущественно для структурного анализа.

1< -авторскому свидетельству С. В. Сергеева, заявленному

25 июня 1933 года (спр. о. перв. ¹ 130923).

О выдаче автооско o свидетельства опубликовано 31 декаб1 и 1931 года.

Повышение мощности рентгеновской трубки структурного анализа имеет весьма большой интерес как с точки зрения внедрения рентгенографического метода в промышленность, так и для целого ряда научных экспериментов, невь полнимых при использовании маломощной трубки.

Потребность в повышении мощности трубки -вытекает из необходимости значительпо сократить время экспозиции, при съемке структуры металла, кото-, рая при употреблении трубок мощно-! стью 10 — 20 1пА дсстигает нескольких l

1 часов, а при некоторых методах съем-: ки (например, при точном определении

I параметра на задних линиях) достигает

;:орядка десятка часов. Целый же ряд! экспериментов. (как-то, при исследова- I нии быстротекущих процессов, ис ледо-, 1 ьаниях при высоких температурах и т. д.) вообще крайне затруднителен или невыполним вовсе при длительных экси озиция х.

За последние несколько r ет наблюдается стремление к повышению мощности трубок для структурного анализа. В настоящее время следует считать вполне освоенными в мировой технике трубки мощностью 50 — 100 mA при 25 — 60 k»t, и в самое последнее время ноявилпсь конструкции трубок мощнос,ью до 200 гпА. Из существующих конструкций мощных трубок для структурного анализа можно отмстить следующие.

Электронная разборная трубка OttSe1mayer а была конструктивно разработана по проекту проф. Oit механи oì

Мюнхенского университета Selmayer îì и опубликована в 1926 г. (Pl>ysikalische

Zeitschrift Вй. 27, 5598}. В настоящее время тру ка серийно производится фирмой С. H. . Мйllег, A. б. в Гамбурге, Трубка представляет собой электронную металлическую разборную труоку, работающ . о под насосом.

В соединении с 4--тупенчатым диффузионным насосом Гедэ (Gaede) трубка Ott-Selmayer à работает очень спокойно при мощности в 50 mA и даже более при 20 — 50 1й, не требует длительной тренировки и представляет исключительное удобство нри работе с различным излучением, так как позволяет быструю смену антикатодов.

Основным достоинством трубки 011Selmayer à является применение в местах соединений уплотнений на свинцовых прокладках с затяжкой гайками вместо ранее применявшихся соединений ня шлифах. Идея применения вакуу>монепроницаемых упло r!.,ний в рен ггеновской трубке принадлежит Selmnyer ó.

Имеется ряд других конструкций электронных разборных трубок для струк" турного анализа, позволяюп,их достичь примерно такой ме мощности (Phllllps>

Slem an).

Пределом дальнейшего повышения мощности рентгеновской трубки является разгар антикятодя> который уже npII мОщнОсти порядка 00 II!A> llpH няпря" женин 20 — 50 kV весьма значителен для металлов с милой теплопроводцостью (Fe, Со, Ni), несмотря на интенсивное охлаждение аптикатода проточной водой. Некоторого уменьшения разгара н увеличения срока службы антикатодов при повышенной мощности можно добиться путем применения линейного фокуса.

Учитывая вышесказанное, многие авторы пошли по пути применения вращакнцегося янтикатодя. Первоначально этот принцип был применен к медицинскым диагностическим трубкам.

Так как для меянцннс их целей не требуется длительных экспозиций,:ro трубки эти имели подвижной анти катод, охлаждающийся лишь через течлопроводность металла янтпкатода -без применения водяного охлаждения.

Наиболее подробно подобную конструкцию разриботйл Боверс (Вожегз) в 1929 г., который в опубликованной им работе (Bowers — Ein 14etallrontgenrohre mit drehbaren Anode — Verhandlungen d. Deutsche Rontgen Gesellschaft, Bd. 20, 1929, $102) указал, что ряд неудачных попыток предыдущих авторов построить подобную трубку объясняется неправильным представлением о необходимой минимальной скорости вращения антикятодя. Боверс в результате своих экспериментальных исследований и теоретических соображений дает формулу необходимого числа оборотов для желаемого увеличения мощности трубки. Трубка Боверса имеет антикатол, приводимый во вращение вращающимся мапштным полем, создаваемым помещенной снаружи трубкой системой электромагнитов. Трубка Боверса выдерживает при напряжении в 40 — 50 kV нагрузку в 650 — 500 mA aa время 0,05 сек. и 500 — 400 mA зя время

0,2 сек. Такие крялгковрсменпые экспозиции не могут- удовлетворять целям структурного анализа. Для построения трубки, рассчитанной на продолжительную (порядка минут) мощность (или соответственно более краткие экспозиции прн еще более высокой мощности), необходимо применение вращающегося антики тода с интенсивным водяным охлаждением.

Такая трубка была по троеня Стрельниковым в Харькове.

Трубка Стрельникова работает на принципе ионной трубки. Фокус на вращающемся антикатоде перемещается по окружности диаметром около 90лм.

Шток вращгпощегося янтикятодя, через который подается Ох яжля1ощая вола, введен в трубку ня специальном сильниковом уплотнении. По даиным автора трубка выдери;ивяеT длительны(з нагрузки до 200 п1А. Недостатком трубки

Стрельникова является Общий для всех ионных трубок недостаток: необходимос ь длительной тренировки трубки для достижения более менее спокойI! oH ри боты на требуемо и мощности и затруднительность регулировки мощности. Эти недостатки особенно сильно сказываются при повышении мощности трубки„ !а! что управление ионной трубки при мощнос1ях порядка 500 mA (при 20--60 kY) было бы весьма затруднительным.

В силу этих соображений мощная . трубка, позволяющая производить структурные исследования без затрат значительного времепи ня регулировку rpyC-. ки и уход зя ней, должна быть, по мнению заявителя, электроннои.

Однако, электронная. трубка требует значительно более высокого викуума для нормальной работы (порядка 10 — —

10 ил ). Наличке сальникового уплотнения в месте ввода в трубку вращаю-! щегося аптикатодя даже при той cnej циально разработанной конструкции,, как это имеет место в тр бке Стрель-!

| никова, делает затруднительным получение нужного для работы элем гронной трубки высокого вакуума. Если в по-! добной конструкции при откачке мощным высоковакуумным насосом (напри-. мер; 4-ступенчатый стальной насос Гедэ) требуемое разрежение и будет полу чено, то нет гарантии от постоянных прорывов газа (паров масла) через сальник при вращении антикатода.

Предлагаемая конструкция дает возможность ввести в трубку, в сферу высокого вакуума, враща1ощий я охлаждаемый водой антикатод без каких бы, то ни было сальниковых уплотнений или вращающихся шлифав в сфере вы- I сокого вакуума.

П1эпнцип этой конст1тукции . закл10чается в том, что шток вращающегося антикатода пропускается через соединенный с трубкой в одни целый агре-, гат диффузионный ступеп гатый насос.

111ток проходит .врез насос такпм оора-, зоAI, чт0 зазор между ним и копуснои, насадкой образует диффузионную дна- 1 фрагму, череЛ которую происходит от-, качка воздуха быстро истекающими из кол ьцев01 О соп ir2 113pQìè 1этути (или другой какой-либо рабочей жидкости) подобно тому, как это имеет место во всех диффузионных насосах, При про- . ходе штока через вторую, третью и четвертую ступени насоса зазор между штоком н разоб1иающими отдельные сту.пени насоса друг от друга цилин- драыи перекрыт ртутными затворами.

На чертежике фиг. Изображена предлагаемая рентгеновская с трубка; фиг. 2 в то же, в измененной конструкции.

Шток 11 вращающегося антикатода рентгеновской трубки пропущен через насос таким образом, что зазор между! ними и конусной насадкой 13 образует, диффузионну1о диафрагму, через кото- рую происходит отка IKB возлуха быстро истекающими из кольцевого сопла 15 парами ртути (или другой ка-, кой-либо рабочей жидкости), подобно, тому, как это имеет место во всех диффузиоиныv насосах.

В предложенных вариантах конструкции, прп проходе штока через вторую, третью, четвертую ступени насоса, за- l зор между штоком и разо бщающи ми отдельные ступени насоса друг от друга цилиндрами 17 перекрыт ртутными затворами 16.

Такое перекрытие оказывается воз.можным в виду малого перепада давле-! ний между этими ступенями нчсоса и в, виду того, что, начиная со второй ступени давление в ступенях выше уп;.угости паров ртути при нормальной температуре.

Ртутные затворы выполнены конструктивно таким образом, что они не могут раскрыться от выбрасывания из них ртути центробежной силой при вращении штока антикатода.

Таким ооразом сальнпковое уплотнение вынесено в сферу форвакуума, где при 4-ступенчатом насосе достаточно разрежение лишь 15 — 20 ял ртутного столба.

Однако, и этого уплотнения можно избежать в том случае, если могут быть обесп чены свободный сток воды внизу установки 11д, остаточное давление воды в водопроводе (фпг. 2).

Здесь между штоком антнкатода и корпусом насоса образуется зазор 26, через который отходящая пз антикатода охлажда10щая пода отсасывает âîçдух из форвакуум ного пространства насоса, При достаточном давлении волы, что может быть обеспечено соответствующими сечениями водопроводящих каналов штока, образу10ц1пйся 1одост1эуйн61Й HQcOc создает вакуум 15—

20 л.н ртутного столба, что обеспечивает работу 4-ступенчатого диффузионного насос2. Так как скорость откачки водоструйного насоса невелика, то он используется здесь лишь для обеспечения перепада давления в за-.îðå 26 (между вращающимся штоком и корпусом насоса).

Форвакуумный насос приключается в обеих конструкциях трубки к патрубку 12.

В предлагаемых вариантах конструкции вышеуказанный пр11нцип, пропускания врающащегося штока анти катода через диффузионный насос применен к насосу, построенному по типу 4-ступенчатого стального диффузионного насоса Гедэ.

Пары ртути из кипятильника 24 подымаются по трубке 18 и питают параллельно сопла насоса 15 и 14.

Конденсирующая ртуть стекает через ртутные затворы 16 и трубку 28 обратно в кипятильник. Кипятильник нагревается электропечью. Корпус насоса л т охлаждается нодон, циркулирующей в; образом, .ч I o допускяет съем луча под водяной. рубашке 21. jуг,л"ом в 1= к плотности антикатода.

Среди существующих много гис-;etl- Г. яры ртути на пути между насосом ных конструкций диффузионных высо- и трубкой вымораживаются в стекляпковакуумных насосов насос Гедэ вы- 1 ной ловушке 9. бран для первого варианта копструк-: Зти соединения металлических частей ции как наиболее конструктиьч о со- трубки, требующие вакуумной ilлотвершенный. Отдельные детали цассса ности, выполнены с, плотнепиями на переконструированы в ссотвстстзии с сг:инповь. х ппокла:как.

--изложенным способом прохода штока j Вращение на шток аптикатода перечерез ступени насоса. j,дается трез шестеренный привод или

° -., I; e- непосредственно через насаженный HQ

Вращающийся шток антикатода укре- ° Р плен в сфе е высокого „,àê;óóìà ia выхода;ций наРУжУ конец «нтикатода шариковом подшипнике 1О, Работающем без смазки. У вь1хода штока из; области форвакуума в атмосферу он вра1цаетснз согл сно перв< мУ --.:,аРпаптУ Рентгеновская Тр;.ái;à, ппеим гщетоУбки в скользищем подшипнике, à ственно .;ля стру "Ivptloi o ана.lè:à, снаво «тором варианте тРУбки применен бжеппая вращающимся аптикатодом, ШаРИКОВЫй ПодШИПНИК 25. QYJIi яла1оцз «gjя TL Ì FITC ШТОК 11 ППИТруб«а электронная. Катод тй ее по-, водимого ВО врап епие антик«тода .;ромещен таким образом,, 1то создает j пущен ".åðåç диффузион ый стугеп iaчто за о" фокус, перемещающийся отнссительно Tüø насос таким ооразам, что за ор ь .ащгющегося антикатода по кругу между ним и охват. вающей .го конусдиаметром около 95 лл. Стеклянный ной насадкой 13 Образует диффузионизолятор иитоял 2 сисрси с Лстиляии (ззузо тисфрасиу, через иоторуиз и произ хрОмистОй стали 1 и 3. Корпуc б I изводится откачка воздуха, а зазор трубки имеет охлаждающу î F. водяную между штоком 11 и Разобп;à oí;llìll у башку 5. Окно для выхсда луча из ступени насоса друг от друга цилииалюминиевой Фольги помеще. о т«ким драми перекрыт рту,ными затворами.

ТИХ. и ГРОМПОЛИРРРф . ТиМОООСоайт 12. ЗЙК. 20т 6