Рентгеновский генератор

Рентгеновский генератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Союз Советских . Социалистических

Республик (1 i) 739759

P 9 - зв ! ,. ч - »

»» к

J (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.02.78 (21)2584718/18 25 с присоединением заявки М(5()М. Кд.

Госуднрстеонный комитет

Н 05 6 1/06

H 01 Ю 35/04 (23) Приоритет— ло делам нэооретений и открытий Опубликовано 05.06.80. Бюллетень )1к 21 (53) УД К 62 1. 386..2 (088.8) Дата опубликования описания 1Q.Q6i,8Q

» (72) Авторы изобретения т, В. Ф. Романовский, С. П. Великанов и А. М. Овчаров (7I ) Заявитель (54) РЕНТГЕНОВСКИ Й ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к рентгеновским генераторам.

Известны рентгеновские генераторы, содержащие высоковольтный каскадный трансформатор и рентгеновскую трубку, расположенную по его оси. В устройстве высоковольтный каскадный трансформатор изготовлен с использованием эамкнутого стального магнитопровода, а пространство между трансформатором и кор-—

10 пусом генератора заполнено жидким ди-, электриком "(1 .

Наличие стального магнитопровода и большого объема жидкого диэлектрика определяет большой вес (350 кг) и ra11 бариты генератора, что является его недостатками.

Наиболее близким к предложенному является рентгеновский генератор на баа эе резонансного трансформатора. Устройство содержит генератьр переменного питающего напряжения и излучатель, включающий расположенный в металли2 ческом корпусе резонансный трансформа-. тор с помещенными в диэлектрическую среду повышающей обмоткой и обмоткой возбуждения, связанной с.выходом генератора переменного питающего напряжения и размещенной у ниэковольтного конца повышающей обмотки, высоковольтный электрод, катод, размещенный на высоковольтном электроде излучателя и электрически связанный с высоковольтным концом повышающей обмотки резонансного трансформатора, торцовое выпускное окно, мишень, расположенную между катодом и выпускным окном, и фокусирующую магнитную линзу, размещенную между катодом и мишенью. В устройстве промежуток между повышающей обмоткой резонансного трансформатора и его корпусом заполнен газообразным диэлектриком под давлением в несколько атмосфер. В отличие от ранее описанного даннж устройство не содержит замкнутого стального магнитопровода, позволяет более равномерно распре-.

3 730759 делить напряжение между секциями повы шающей обмотки и имеет лучшие нагру. зочные характеристики (2) .

Недостатки известного генератора заключаются в том, что в этой конструкции фбкусирующая магнитная линза расположена на высоковольтном электроде, что приводит к трудностям при ее пита» нии и снижает надежность работы устройства. Такое расположение линзы затрудняет регулирование параметров фо- кусировки, следовательно ограничивает возможности изменения размеров фокусного пятна рентгеновской трубки, что уменьшает диапазон применения этого устройства. В этой конструкции, как и в рассмотренной ранее, трудно существенно уменьшить размеры, в частности радиальные, резонансного трансформатора и его массу, так как нельзя существенно уменьшить толщину газовой изоляции между повышающей обмоткой и корпусом резонансного траноформатора, а также прочность стенок корпуса. Большие габариты и масса устройства не позволяют использовать его в качестве портативного рентгеновского аппарата, что снижает диапазон его применения. Повышение на.;пряжения прйводит к увеличению толщины газовой изоляции между повышающей обмоткой и корпусом, прй этом увеличиваются радиальные размеры устройства, а надежность его работы уменьшается. Это является принципиальным ограничением при использовании таких приборов в качестве источников излучения, например при Р -каротаже в скважинах, а также при неразрушающем контроле в трудно доступных местах.

Цель изобретения — снижение габари- 4р тов и веса, а также повышение надежности работы генератора.

Поставленная цель достигается тем,; что в рентгеновский генератор, содержа

45 щий источник переменного напряжейия и излучатель, включающий металлический корпус с окном для выхода рентгеновско-. го излучения, в котороМ расположены резонансный трансформатор с повышающей обмоткой и обмоткой возбуждения, разме- щенными в полости с диэлектриком, катод, мишень, высоковольтные электроды и средства фокусировки электронного пучка, дополнительно введен Резонансный трансформатор, а высоковольтные электроды, соединенные с катодом и мишенью, укреплены на диэлектрических цилиндрах, герметично связанных с металлическим корпусом так, что в объеме излучателя образуются три полости, причем одна из них образует ускорительный промежуток, а две другие заполнены жидким диэлектриком и в них расположены обмотки резонансных трансформаторов, соединенные высоковольтными концами . повышающих обмоток с соответствующими высоковольтными электродами.

В одном варианте выполнения обмо|ки одного резонансного трансформатора размещены внутри диэлектрического цилиндра, на котором укреплен соединенный с катодом высоковольтный электрод, а обмотки другого - снаружи диэлектрического цилиндра, на котором укреплен соединенный с мишенью высоковольтный электрод.

Кроме того, средства фокусировки электронного пучка выполнены в виде

- установленной между цилиндрами и электрически соединенной с металлическим корпусом фокусирующей диафрагмы и фокусирующей магнитной линзы, расположенной между диафрагмой и обмоткой возбуждения резонансного трансформатора, соединенного с высоковольтным электродом мишени.

Кроме того, повышающая обмотка резонансного трансформатора, соединенного с высоковольтным электродом катода, выполнена в виде двухэаходной спирали, между высоковольтным концом которой и катодом введено согласующее устройство, например понижающий трансформатор.

На чертеже представлена схема устройства.

Схема устройства содержит генератор . 1 переменного питающего напряжения, излучатель 2 и источник 3 питания като.да. Излучатель 2 заключен в металлический корпус 4 (корпус может быть выполнен разъемным), который одновременно является корпусом основного и дополнительного резонансных трансформаторов. Основной резонансный трайсформа-тор содержит повышающую обмотку 5 и расположенную у ее низковольтного конца обмотку 6 возбуждения. Повьпцающая обмотка 5 выполнена в виде двухзаходной спирали, низковольтный конец которой подсоединен к корпусу 4. Обе обмотки основного резонансного трансформатора размещены в диэлектрической среде внутри диэлектрического цилиндра 7, который вакуумплотно соединен одним .своим торцом с корпусом 4, а вторым вольтным электродом 14 и металлическим выпускным окном 18. B повышающей обмотке 5 основного резонансного трансформатора индуцируется переменное напряжение, противофазное переменному напряжению, индуцируемому в повышающей обмотке 16 дополнительного резонансного трансформатора. При этом в течение полупериода, когда напряжение на высоковольтном электроде 8 отрицательно, а на BbIcoKoBQIIbTHGM электроде 14 положительно, электроны, эмиттируемые катодом 10, усоряются в направлении мишени 17 внутри вакуумного объема, образованного снаружи диэлектрического цилиндра 7 и внутри диэлектрическо- . го цилиндра 13. При своем движении пучок электронов эффективно фокусируется с помощью фокусирующей системы, щ состоящей из фокусирующей диафрагмы

11 и магнитной фокусирующей линзы 12.

При соударении с мишенью 17 электроны инициируют тормозное у -излучение, которое выводится через выпускное окно

18. Для уменьшения потерь передаваемой катоду энергии в спирали между ее высоковольтным концом и катодом установлеяо согласующее устройство, например понижающий трансформатор, что псов зволяет повысить входное сопротивление катода. Необходимость повышения входно- го сопротивления катода связана с тем, что активное сопротивление спирали на рабочих частотах резонатора порядка

1 Мгц может достигать сотен Ом, в то время как активное сопротивление катс да порядка единиц Ом. Питание катода по бифилярной обмотке не оказывает влияния на высокочастотные свойства

40 резонатора, так как противоположные направления токов в ней исключают наводимые поля.

Увеличение электрической прочности при определенном ускоряющем напряжении происходит за счет пространственного разделения потенциалов между высоквольтным электродом 8, диафрагмой 11 и высоковольтным электродом 14, что повышает надежность работы устройства.

Такая конструкция позволяет увеличивать yczopsnamee напряжение без соответствующего увеличения радиальных размеров излучателя, что расширяет диапазон применения устройства. Размещение фокусирующей магнитной линзы у низковольтного конца повышающей обмотки резонансного трансформатора суцественно облегчает подвод питания к

5 739759 6 торцом - с высоковольтным электродом

8, который электрически связан с высоковольтным концом повышающей обмотки 5, Внутри высоковольтного электрода 8 расположены согласующее устройство 9 (понижающий трансформатор) и катод 10. Напротив катода 10 по оси устройства установлена фокусирующая диафрагма 11, электрически связанная с корпусом 4. Фокусирующая магнитная линза 12 установлена между фокусирующей диафрагмой 11 и дополнительным резонансным трансформатором снаружи диэлектрического цилиндра 13. диэлектрический цилиндр 13 вакуумплотно связан одним своим торцом с корпусом 4, а вторым — с высоковольтным электро-. дом 14. Снаружи диэлектрического цилиндра 13 установлен дополнительный резонансный трансформатор, обмотка 15 возбуждения которого размещена у низковольтного конца повьпнающей обмотки 16.

Высоковольтный конец повышающей обмот ки 16 подсоединен к высоковольтному электроду 14, а низковольтный конец подсоединен к корпусу 4. диэлектрический цилиндр 7 и диэлектрический цилиндр

13 герметизированы по отношению к вакуумплотному объему, образованному в корпусе излучателя снаружи первого и внутри второго диэлектрических цилиндров. На высоковольтном электроде 14 со стороны вакуумного обьема установлена мишень 17, напротив которой в торце корпуса установлено выпускное окно 18. Генератор 1 переменного питающего напряжения имеет два выхода, напряжения на которых изменяются противофазно. Один из этих выходов через коаксиальный кабель подсоединен к обмотке 6 возбуждения, а второй - к обмотке 15 возбуждения.

Устройство работает следующим образомм.

При включении генератора переменного питающего напряжения переменное напряжение одной частоты поступает к обмотке 6 возбуждения и (в противофазе) к обмотке 15 возбуждения. При этом частота переменного питающего напряжения щ соответствует резонансной частоте основного и дополнительного резонансных трансформаторов. Резонансные частоты этих трансформаторов подбираются равными с помощью выбора соответствующей геометрии резонаторов (длины и диаметра металлического корпуса), а также с помощью подстройки, например путем изменения емкости между высоко7 - 7397 ней, а также позволяет эффективно регулйровать размеры фокусного пятна на мишени, что расширяет диапазон применения устройства. Применение двухзаходной спирали и согласующего устройства для питания катода позволяет резко уменьшить потери энергии в спирали, что улучшает надежность работы устройства.

I

Предложенный генератор может найти применение в качестве источника рентгеновского и g -излучения в дефектоскопии, рентгеноскопии, в геофизических исследованиях при ;у -каротаже в скважинах, а также как источник элект-д ронов, если испольэовать соответствующую мишень.

Формула изобретения ро

1, Рентгеновский генератор, содержащий источник. переменного напряжения и излучатель, включающий металлический корпус с окном для выхода рентгеновского 25 излучения, в котором расположены резо, нансный трансформатор с повышающей обмоткой и обмоткой возбуждения, размещенными в полости с диэлектриком, катод, мишень, высоковольтные электро- Зр ды и средства фокусировки электронного йучка, отличающийся тем, что, с целью снижения габаритов и веса, а также повышения надежности работы, в генератор дополнительно введен резо-З5 нансный трансформатор, а высоковольтные электроды, соединенные с катодом и мишенью, укреплены на диэлектрических цилиндрах, герметично соединенных с металлическим корпусом так, что в обье-40 ме излучателя образуются три полости, одна из которых образует ускорительный проме>куток, а две другие заполнены

89 8 жидким диэлектриком и в них расположены обмотки резонансных трансформаторов, соединенные высоковольтными концами повышающих обмоток с соответствующими высоковольтными электродами.

2. Рентгеновский генератор по и. 1, от л ичаю.щий с ятем, чтообмотки одного резонансного трансформатора размещены внутри диэлектрического цилиндра, на котором укреплен соединенный с катодом высоковольтный электрод, а обмотки другого — снаружи диэлектричес-кого цилиндра, на котором укреплен соединенный с мишенью высоковольтный электрод.

3. Рентгеновский генератор по п. 2, отличающийся тем, что средства фокусировки электронного пучка выполнены в виде установленной между цилиндрами и электрически соединенной с металлическим корпусом фокусирующей диафрагмы и фокусирующей магнитной линзы, расположенной между диафрагмой и обмоткой возбуждения резонансного трансформатора, соединенного с высоковольтным электродом мишени.

4. Рентгеновский генератор по tin. 1-3, отличающийся тем, что повышающая обмотка резонансного трансформатора, соединенного с высоковольтным электродом катода, выполнена в виде двухзаходной спирали, между высоковольтным концом "которой и катодом введено согласующее устройство.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шмелев В. К. Рентгеновские аппараты М., "Энергия", 1973, с. 414417.

2. Альбертинский Б. И. и др. Передвижная рентгеновская установка на базе резонансного трансформатора. "Лефектоскопия", 1971, № 5 (прототип).