ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к импульсным генераторам рентгеновского излучения наносекундной длительности и может быть использовано при разработке портативных импульсных рентгеновских аппаратов для неразрушающего контроля качества материалов в нестационарных условиях.
Известен импульсный рентгеновский генератор, содержащий импульсный высоковольтный трансформатор, разрядник-обостритель, конструктивный конденсатор, и рентгеновскую трубку с холодным катодом, параллельно которой включен шунтирующий элемент, выполненный в виде неоднородной линии с волновым сопротивлением, уменьшающимся по длине линии от ее входа [Авт. свидетельство СССР №571018, Н05G 1/24, опубл.29.08.1979 г.].
Недостатком такой конструкции генератора рентгеновского излучения является сравнительно небольшая мощность излучения в импульсе при ограниченных габаритных размерах, сложная конструкция и технология его изготовления.
Известен также импульсный рентгеновский генератор наносекундного диапазона, содержащий рентгеновскую трубку с холодным катодом, разрядный конденсатор, импульсный трансформатор, первичная обмотка которого выполнена в виде сплошного полого цилиндра, охватывающего вторичную обмотку, которая установлена коаксиально ему и имеет форму полого усеченного конуса с круглым основанием. Разрядный конденсатор выполнен в виде коаксиальных цилиндров длиной большей длины трансформатора, первый из которых расположен между первичной и вторичной обмотками трансформатора, а второй - внутри вторичной обмотки трансформатора,
причем в цилиндрах разрядного конденсатора выполнены окна для пропускания магнитного поля, создаваемого обмотками трансформатора. Для увеличения емкости разрядного конденсатора, а следовательно, и мощности излучения в разрядный конденсатор включен третий коаксиальный цилиндр, расположенный внутри второго цилиндра и электрически соединенный с внешним первым цилиндром конденсатора [Авт. свидетельство СССР №1040630, Н05G 1/24, опубл. 07.09.1983 г.].
Недостатком данного рентгеновского генератора является незначительная мощность излучения, определяемая конструктивными особенностями генератора. В генераторе отсутствуют элементы (разрядник-обостритель и элемент, шунтирующий рентгеновскую трубку), определяющие параметры импульса напряжения, действующего на рентгеновскую трубку, а, следовательно, и на рентгенотехнические характеристики. Отсутствие этих элементов, наличие окон в цилиндрах разрядного конденсатора для обеспечения электромагнитной связи первичной и вторичной обмоток трансформатора, ограничивающих величину конструктивной емкости, и наличие некомпенсированных искажений электрического поля между цилиндрами разрядного конденсатора, приводит к уменьшению мощности рентгеновского излучения в импульсе и ухудшению рентгенотехнических характеристик.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является импульсный генератор рентгеновского излучения, содержащий корпус, с расположенными в нем импульсным высоковольтным трансформатором, разрядником-обострителем, рентгеновской трубкой и шунтирующей ее индуктивностью, конденсатор, состоящий из в трех соосных цилиндров первого, служащего корпусом генератора, коаксиальных первому цилиндру второго цилиндра, выполненного в форме стакана, соединенного с импульсным высоковольтным трансформатором, и третьего цилиндра, гальванически связанного с корпусом генератора [Патент РФ №2251230, Н05G 1/22, опубл. 27.04.2005 г. - прототип].
В такой конструкции обеспечивается высокая мощность рентгеновского излучения в импульсе за счет увеличения емкости конструктивного конденсатора, состоящего из трех коаксиальных цилиндров при сохранении минимальных размеров генератора.
Недостатком такого генератора является его низкая надежность в случае разгерметизации в излучателе перегородки между областями с высоким и низким давлениями, приводящей к разрыву внешней оболочки рентгеновской трубки, что не безопасно при эксплуатации. Кроме того, данная конструкция импульсного генератора рентгеновского излучения сложна и трудоемка в процессе изготовления.
Задачей полезной модели является создание высокоэффективного импульсного генератора рентгеновского излучения с высокой технологичностью, надежностью и безопасностью в процессе изготовления и работы, за счет упрощения конструкции и снижения трудоемкости в процессе изготовления.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном импульсном генераторе рентгеновского излучения, содержащем корпус, с расположенными в нем импульсным высоковольтным трансформатором, разрядником-обострителем, рентгеновской трубкой и шунтирующей ее индуктивностью, конденсатор, состоящий из в трех соосных цилиндров первого, служащего корпусом генератора, коаксиальных первому цилиндру второго цилиндра, выполненного в форме стакана, соединенного с импульсным высоковольтным трансформатором, и третьего цилиндра, гальванически связанного с корпусом генератора, второй цилиндр конденсатора служит корпусом разрядника-обострителя, а третий цилиндр конденсатора служит корпусом рентгеновской трубки.
Использование в данной конструкции генератора, в котором соосно и последовательно расположены импульсный высоковольтный трансформатор, разрядник-обостритель, шунтирующая индуктивность и рентгеновская трубка, второго цилиндра конденсатора в качестве корпуса разрядника-
обострителя, а третьего цилиндра в качестве корпуса рентгеновской трубки позволяет вывести разрядник-обостритель и рентгеновскую трубку из общей герметичной оболочки, упрощая конструкцию, повышая технологичность генератора, а также его надежность и безопасность в процессе изготовления и работы за счет исключения возможности проникновения газа под высоким давлением из разрядника-обострителя в рентгеновскую трубку (область низкого давления), которое может привести к разрыву ее оболочки.
Выполнения конденсатора, в виде трех соосных цилиндров, первый из которых, является корпусом генератора, второй коаксиальный первому выполнен в форме стакана, соединенного с импульсным высоковольтным трансформатором, служит корпусом разрядника-обострителя, а третий гальванически связан с корпусом генератора и служит корпусом рентгеновской трубки, обеспечивает большую конструктивную емкость, а компактное осевое расположение элементов генератора позволяет сократить линейные размеры генератора, уменьшив тем самым потери при прохождении высоковольтного наносекундного импульса от разрядника-обострителя до электродной системы рентгеновской трубки, что способствует увеличению мощности излучения генератора.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволяет установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель отвечает требованию «новизна» по действующему законодательству.
Заявленное техническое решение поясняется чертежом.
На фиг.1 показан один из вариантов импульсного генератора рентгеновского излучения.
Импульсный генератор рентгеновского излучения содержит герметичный корпус, состоящий из металлического цилиндра 1, внутри которого соосно расположены импульсный высоковольтный трансформатор 2, разрядник-обостритель 3, параллельно соединенные шунтирующая индуктивность 4 и рентгеновская трубка 5, конструктивный конденсатор, состоящий из трех цилиндров первого 1, являющегося корпусом генератора, коаксиальных первому цилиндру второго цилиндра 6, выполненного в форме стакана, служащего корпусом разрядника-обострителя и соединенного с высоковольтным выводом импульсного высоковольтного трансформатора 2 и третьего цилиндра 7, служащего корпусом рентгеновской трубки 5, гальванически соединенного с корпусом генератора.
Импульсный генератор рентгеновского излучения работает следующим образом.
Импульс высокого напряжения, формируемый высоковольтным трансформатором 2, заряжает емкость конденсатора, образованного цилиндрами 1, 6, 7 до значения, при котором происходит пробой газового межэлектродного промежутка разрядника-обострителя 3. В результате пробоя разрядника-обострителя 3 конструктивный конденсатор, емкость которого определяет мощность излучения генератора, разряжается через рентгеновскую трубку 5, которая генерирует короткий импульс излучения.
На основе заявленной полезной модели был изготовлен образец рентгеновского аппарата типа «Арина-7» с использованием разрядника-обострителя РО-50 с динамическим напряжением пробоя 200 кВ и рентгеновской трубки ИРТП-240 в металлокерамическом исполнении с цилиндрическим корпусом и электродной системой для прострельной рентгеновской трубки. Экспериментальные результаты показали значительное превышение рентгенотехнических характеристик по сравнению с серийно выпускаемыми
рентгеновскими аппаратами типа «Шмель», «Арина», «Сарма» (превышение дозы рентгеновского излучение более чем в 2 раза). Конструкция генератора позволяет исключить попадание газа из области высокого давления разрядника-обострителя в область низкого давления рентгеновской трубки, в результате чего повышается надежность и безопасность процессов изготовления и эксплуатации импульсного генератора рентгеновского излучения.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что заявленная полезная модель соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.