РЕНТГЕНОВСКАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ ТРУБКА

Заявляемый объект относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской, и предназначен для использования в составе медицинских рентгенодиагностических аппаратов, предназначенных для исследования как мягких тканей, так и костных структур.
Известна рентгеновская диагностическая трубка (Авторское свидетельство СССР №1014067 от 30.07.81 г. [1]), содержащая вакуумированную колбу, внутри которой расположены накальный катод и вращающийся анод.
Известна также рентгеновская диагностическая трубка, содержащая вакуумированную колбу, внутри которой находятся термокатод с вольфрамовой нитью накала, и анод, соединенные с внешними электрическими контактами (Рентгеновская техника. Справочник под редакцией В.В. Клюева, Том 1. - М.: Машиностроение, 1992. - С. 92 [2]).
Известна также рентгеновская диагностическая трубка, содержащая вакуумированную колбу, внутри которой находятся термокатод с вольфрамовой нитью накала, и анод, соединенные с внешними электрическими контактами (Эксплуатация и ремонт рентгенодиагностических аппаратов/ Под ред. Н.Н. Блинова. - М.: Медицина, 1985. - С.16[3]).
Наиболее близкой по конструкции к заявляемому объекту является рентгеновская диагностическая трубка, содержащая вакуумированную колбу, в которой закреплены катод с нитью накала, соединенной с внешними электродами, и неподвижный анод стержневой формы, одна сторона которого выходит из колбы, а другая находится на расстоянии 20-22 мм от нити накала, торец анода имеет наклон 17°-20° к геометрической оси анода, на его поверхности закреплена мишень из однородного тугоплавкого металла (Чикирдин Э.Г., Мишкинис А.Б. Техническая энциклопедия рентгенолога. - М.: МНПИ, 1996. - С. 31, 384 [4]).
Аналог [4] был выбран нами в качестве прототипа.
Недостатком прототипа, как и всех известных аналогов, является наличие в рабочем рентгеновском пучке афокального излучения, возбужденного вне фокуса трубки вторичными электронами, отраженными и выбитыми из атомов вещества анода первичным пучком электронов. Афокальное излучение снижает контрастность рентгеновского изображения.
Целью настоящей работы является разработка рентгеновской трубки, без афокального излучения.
Технический результат полезной модели выражается в совершенствовании конструкции рентгеновской трубки. Он достигается тем, что в рентгеновской трубке, содержащей вакуумированную колбу, в которой закреплены термокатод с вольфрамовой нитью накала и неподвижный анод стержневой формы с мишенью из тугоплавкого материала, рабочая поверхность которой имеет наклон 17°-20° к геометрической оси спирали нити накала, соединенные с электродами, выходящими из колбы, между мишенью анода и стенкой колбы закреплен экран на расстоянии 2/3l-2/4l от центра мишени, где l - расстояние от центра мишени до стенки колбы по направлению центрального луча, в форме внешней поверхности полуцилиндра из рентгенопрозрачного электретного материала с электрическим потенциалом 15-20 кВ, причем плоскости поляризации электрических зарядов противоположного знака (+, -) в электрете проходят вдоль образующих поверхности полуцилиндра экрана с ориентацией отрицательно заряженной поверхности по направлению мишени анода.
А-А
Далее описание сопровождается рисунками и пояснениями к ним. На фиг. 1 изображена конструкция рентгеновской диагностической трубки (вид сбоку в разрезе), на фиг. 2 - сечение фиг. 1, а на фиг. 3 показан принцип работы рентгеновской трубки с электростатическим экраном.
Рентгеновская диагностическая трубка имеет вакуумированную колбу 1, изготовленную, например, из стекла, в которой закреплены термокатод с вольфрамовой нитью накала 2, соединенной токопроводом с внешними электродами 3 и 4, и неподвижный анод 5 стержневой формы, изготовленный из металла, хорошо проводящего тепло, например из меди. Внутренний торец анода 5 имеет наклон 17°-20° к геометрической оси спирали нити накала 2, в его центре закреплена мишень 6 из тугоплавкого металла, например вольфрама. Внешний торец 7 анода 5 выходит из колбы 1 и соединен с электродом 8, предназначенным для подключения анода 5 к положительному полюсу высоковольтного генератора. Между мишенью 6 анода 5 и стенкой 9 колбы 1 закреплен экран 10 с помощью держателей 11, на расстоянии 2/3l-2/4l от центра мишени 6, где l - расстояние от центра мишени 6 до стенки 9 колбы 1 по направлению центрального луча . Экран 10 имеет форму внешней поверхности полуцилиндра, образующие которой проходят параллельно геометрической оси колбы i. Экран изготовлен из рентгенопрозрачного электретного материала, например углепластика, с электрическим потенциалом 15-20 кВ, причем плоскости поляризации электрических зарядов противоположного знака (+, -) в электрете проходят вдоль образующих поверхности полуцилиндра экрана 10 с ориентацией отрицательно заряженной (-) поверхности по направлению мишени 6 анода 5.
Электреты являются электрическими аналогами магнитов. Они создают постоянное электрическое поле в окружающем пространстве и обладают длительным действием (до многих лет) (Физический энциклопедический словарь.- М.: Сов. Энциклопедия, 1983. - С.862).
Вышеуказанная позиция электростатического экрана 10 (на расстоянии 2/3l-2/4l от центра мишени 6) является оптимальной, так как на более близком расстоянии от мишени электрическое поле экрана 10 может повлиять на траекторию движения электронов, движущихся от нити акала 2 к мишени 6 анода 5. При увеличении расстояния от мишени 6 до экрана 10, экран 10 приближается к стенке 9 колбы 1, что может привести к понижению его электрического потенциала под воздействием электрического поля стенки 9 колбы 1, наведенного на стенку 9 под действием электростатической индукции.
В рабочем положении рентгеновская диагностическая трубка находится в рентгеновском излучателе, содержащем рентгенозащитный корпус 12 с выходным окном, герметично закрытым стеклом 13 из рентгенопрозрачного материала, например оргстекла (фиг. 3). Через выходное окно выходит рабочий пучок рентгеновского излучения α. Внутри рентгенозащитного корпуса 12 колба 1 погружена в трансформаторное масло 14. Рентгеновские кванты γ образуются при бомбардировке мишени 6 анода 5 быстрыми электронами е, испускаемыми раскаленной нитью накала 2 термокатода рентгеновской трубки. Первичные электроны е могут выбивать из атомов вещества мишени 6 вторичные электроны е′, которые при попадании на стенку 9 колбы 1, находящейся в зоне рабочего пучка α, возбуждают афокальное излучение. Наличие электростатического экрана на пути вторичных электронов е′ полностью исключает возникновение афокального излучения, так как высокий отрицательный потенциал экрана 10 отталкивает вторичные электроны е′ и направляет их вглубь колбы 1, где их реакция не опасна для рабочего рентгеновского пучка α.