НЕПРЕРЫВНЫЙ КОНТАКТНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ИСТОЧНИК
CONTINUOUS CONTACT X-RAY SOURCE

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к генерации высокоэнергетического излучения, более конкретно к генерации высокоэнергетического излучения посредством механического движения.
Рентгеновские лучи используются множеством способов. Рентгеновские лучи могут использоваться для создания изображений в медицине и в других областях, в приложениях, относящихся к кристаллографии, включающих анализ материалов, или же в других приложениях.
Рентгеновские лучи обычно генерируются в результате электронного торможения ("bremmstrahlung") или эмиссии электрона с внутренней оболочки внутри материала. Исторически, помимо естественных явлений, рентгеновские лучи обычно генерировались посредством ускорения электронов в материале, таком как металл, с небольшой долей электронов, вызывающих рентгеновские лучи посредством "bremmstrahlung" или посредством соударяющихся электронов, присутствующих в материале вне внутренних орбиталей, например, орбиталей К-оболочки, причем, рентгеновские лучи генерировались в момент перехода электронов из орбиталей высоких энергий на менее энергетические орбитали. Однако ускорение электронов, для того чтобы генерировать "полезное количество" рентгеновских лучей, обычно требует затрат значительной энергии, особенно, принимая во внимание малый процент таких электронов, которые реально приводят к эмиссии рентгеновских лучей.
Кроме того, рентгеновские лучи могут генерироваться в результате изменения механического контакта между материалами в управляемой окружающей среде, например, при отрывании чувствительной к давлению адгезивной ленты или при изменении механического контакта некоторых материалов в вакуумированной камере. Однако использование таких способов, чтобы обеспечить интенсивность рентгеновских лучей, достаточную для того, чтобы это было коммерчески выгодным, и их реализация вне лабораторных условий может быть затруднительной.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Некоторые аспекты изобретения обеспечивают рентгеновское устройство, использующее непрерывную ленту, и эта непрерывная лента находится или частично находится в окружающей среде с низким давлением текучей среды.
В одном аспекте изобретение обеспечивает рентгеновское устройство, содержащее корпус, выполненный с возможностью поддержания окружающей среды с низким давлением текучей среды в камере корпуса, при этом корпус имеет окно, причем, корпус является по существу непрозрачным для рентгеновских лучей, за исключением окна, которое по существу прозрачно для рентгеновских лучей; приводной валик; двигатель для привода приводного валика; контактный материал, - в некоторых аспектах изобретения контактный стержень, по меньшей мере частично внутри камеры; ленту, - в некоторых аспектах изобретения непрерывную ленту, расположенную петлей вокруг приводного валика и находящуюся в контакте с контактным материалом, причем, в некоторых аспектах изобретения лента и контактный материал являются материалами, выбранными таким образом, что поверхностный контакт заряда между двумя ими приводит к созданию относительного дисбаланса зарядов; и полку мишени внутри камеры вблизи контактного стержня, при этом полка мишени имеет поверхность для электронной мишени. В некоторых таких аспектах лента выполнена из электрически изолирующего материала, а контактный материал выполнен из электрически проводящего материала. В некоторых аспектах имеет место обратное.
Эти и другие аспекты изобретения будут понятны более полно при рассмотрении данного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой вид сверху частей устройства в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 2 представляет собой вид сбоку частей устройства по фиг. 1 в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе частей устройства по фиг. 1 и 2 в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 4 представляет собой вид сбоку частей устройства, включая натяжное устройство в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 5 представляет собой вид сбоку частей устройства, включая кассету с валиками в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 6 представляет собой вид сбоку частей устройства с контактным стержнем альтернативного поперечного сечения в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 7 представляет собой вид сбоку частей устройства с контактным стержнем, расположенным снаружи области, определенной очертанием непрерывной ленты в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 8А представляет собой вид сбоку частей устройства с контактным стержнем альтернативного поперечного сечения и с натяжным устройством в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 8В представляет собой вид сбоку частей устройства, включающего измерительное устройство рентгеновских лучей, внутреннее по отношению к камере устройства, в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9A показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9B показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9C показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9D показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9E показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9F показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9G показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9H показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9I показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9J показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 9K показывает поперечное сечение варианта осуществления контактного стержня в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 10 представляет собой вид сверху частей устройства, показывающий вариант осуществления электронной мишени в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 11А представляет собой вид в перспективе варианта осуществления лотка электронной мишени.
Фиг. 11В представляет собой вид в перспективе варианта осуществления лотка электронной мишени.
Фиг. 11С представляет собой вид сбоку варианта осуществления лотка электронной мишени.
Фиг. 12 представляет собой вид сбоку частей устройства с регулируемым окном эмиссии рентгеновских лучей в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 13 представляет собой вид сбоку частей устройства с контактным стержнем, включающий в себя кронштейн в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 14 представляет собой вид сбоку частей устройства с проводом заземления в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 15 представляет собой вид спереди, показывающий части устройства в соответствии с аспектами изобретения.
Фиг. 16 представляет собой вид сбоку, показывающий части устройства в соответствии с аспектами изобретения, например, устройство, такое же, как и устройство по фиг. 15.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг. с 1 по 3 являются видами, представляющими части устройства для генерации рентгеновских лучей в соответствии с аспектами изобретения. В большинстве вариантов осуществления устройства, показанных на фиг. 1-3, заключены в одной или более камерах корпуса, выполненного с возможностью поддержания окружающей среды с низким давлением текучей среды. В некоторых вариантах осуществления таким образом могут быть размещены только некоторые части. Например, в некоторых вариантах осуществления двигатель устройства может быть не заключен таким образом, а в некоторых вариантах осуществления таким образом могут быть заключены только части устройства, находящиеся вблизи полки мишени (и включающие в себя ее). В таких различных вариантах осуществления корпус обычно является по существу непрозрачным к рентгеновским лучам, в отличие от окна, которое является по существу прозрачным к рентгеновским лучам.
Устройство включает в себя ленту 111, расположенную петлей между приводным валиком 113 и контактным материалом. Эта лента может быть непрерывной лентой, хотя различные варианты осуществления могут включать в себя ленты, которые не являются непрерывными. В некоторых вариантах осуществления эта лента может быть выполненной из материала, который изменяется внутри или поперек ленты. В некоторых вариантах осуществления лента может содержать множество лент, из которых некоторые или все могут иметь изменяющиеся или одинаковые свойства. Контактный материал может быть выполнен в форме стержня, может быть выполнен в форме другой конструкции, или может представлять собой поверхность или покрытие для стержня или другой конструкции. Для удобства в данном тексте контактный материал может называться контактным стержнем, стержнем или контактом. Приводной валик приводится от двигателя 119, что приводит к круговому движению ленты. Во время кругового движения ленты эта лента скользит по поверхности 115 контактного стержня. Материал ленты и материал поверхности контактного стержня выбраны таким образом, что в различных вариантах осуществления изменение контактных площадей поверхности ленты с поверхностью контактного стержня приводит к дисбалансу зарядов, обусловленному ее трибозарядкой. Эта трибозарядка, предпочтительно, приводит к относительному накоплению заряда на участках ленты, когда она находится в переменном контакте с поверхностью стержня, во многих вариантах осуществления - к накоплению отрицательного заряда, но в некоторых вариантах осуществления относительное накопление заряда на ленте может быть накоплением положительного заряда. В некоторых вариантах осуществления лента содержит электрически изолирующий материал. В некоторых вариантах осуществления лента содержит полимидную мембрану. В некоторых вариантах осуществления лента содержит мембрану из каптона. В некоторых вариантах осуществления поверхность стержня содержит электрически проводящий материал. В некоторых вариантах осуществления поверхность стержня содержит металл, такой как серебро. В некоторых вариантах осуществления поверхность стержня содержит молибден. В некоторых вариантах осуществления стержень является металлическим стержнем, а в некоторых вариантах осуществления этот стержень является молибденовым или стержнем из молибденового сплава.
Устройство включает в себя также полку 121 мишени для удержания электронной мишени. Как показано на фиг. 2, представляющей вид сбоку характерных частей устройства по фиг. 1-3, полка 121 мишени расположена вблизи контактного стержня и имеет поверхность, на которой могут быть расположены электронные мишени, направленные примерно в сторону тех мест контактного стержня, в которых лента во время вращения ленты осуществляет контакт с контактным стержнем. Когда лента осуществляет контакт с контактным стержнем, участок ленты, осуществляющий такой контакт, разряжает избыточные электроны, обусловленные накоплением отрицательного заряда на ленте.
В некоторых вариантах осуществления и, как можно видеть из сравнения фиг. 2 и 3, непрерывная лента может приводиться в обратном направлении, как например, показано на фиг. 3. Реверсирование направления непрерывной ленты, например, на периодической основе, которое может быть нечастым, может быть благоприятным для повторного нанесения наложенной ранее на ленту или контактный стержень смазки, например, наложенной ранее на ленту или на контактный стержень твердой смазки, поскольку смазочный материал во время работы может распределяться и, возможно, накапливаться в других местах.
Фиг. 4 показывает части устройства в соответствии с аспектами изобретения. Показанные на фиг. 4 части устройства подобны некоторым из частей устройства по фиг. 1-3, но дополнительно включают в себя узел натяжного устройства ленты, который может быть использован также и в некоторых вариантах осуществления устройства по фиг. 1-3. Устройство по фиг. 4 включает в себя непрерывную ленту 411, расположенную петлей вокруг приводного валика 413, натяжное устройство и контактный стержень 414. Натяжное устройство, например, как показано на фиг. 4, содержит смещающий валик 428, пружину 425 и основание 430. Пружина вставлена между основанием и смещающим валиком и поджимает смещающий валик 428 к непрерывной ленте 411, чтобы увеличить натяжение непрерывной ленты. Как и в устройстве по фиг. 1-3, приводной валик приводится двигателем (не показан), что приводит к круговому движению непрерывной ленты 411 в направлении стрелок, показанных рядом с непрерывной лентой. Когда непрерывная лента совершает круговое движение, участки поверхности непрерывной ленты проходят над поверхностью контактного стержня 414. Материал непрерывной ленты 411 и поверхностный материал контактного стержня 414 выбраны таким образом, что круговое движение непрерывной ленты приводит к возникновению обусловленного трибозарядом дисбаланса зарядов. Вызванное натяжным устройством повышенное натяжение непрерывной ленты 411 создает дополнительный заряд, обусловленный увеличенной силой трения между непрерывной лентой 411 и контактным стержнем 414. Непрерывная лента испускает электроны на находящийся на электронной мишени 421 материал мишени (не показан). После этого находящийся на электронной мишени 421 материал мишени (не показан) через прозрачное к рентгеновским лучам окно (не показано) испускает рентгеновские лучи в направлении, указанном на фиг. 4 вертикальной стрелкой.
Фиг. 5 показывает части устройства в соответствии с аспектами изобретения. Показанные на фиг. 5 части устройства подобны некоторым из частей устройства по фиг. 1-3, но дополнительно включают в себя кассетный узел, который может быть использован также и в некоторых вариантах осуществления устройства по фиг. 1-3. Устройство по фиг. 5 включает в себя непрерывную ленту 511, приводной валик 513, контактный стержень 514, электронную мишень 421 и кассету 517, содержащую множество валиков 518. Как и в устройстве по фиг. 1-3, приводной валик 513, приводимый двигателем (не показан), перемещает ленту по кругу в направлении стрелок, показанных рядом с непрерывной лентой 511. Непрерывная лента входит в кассету 517, где эта непрерывная лента следует по змеевидному пути через множество валиков 518. Конструкция кассеты позволяет получить увеличенную длину непрерывной ленты 511 без значительного увеличения размеров всего устройства. Более длинная непрерывная лента 511 имеет более длинный срок службы, что может уменьшить частоту, с которой должен будет открываться, а затем - вновь герметизироваться и вакуумироваться корпус устройства (не показан) для проведения технического обслуживания или замены непрерывной ленты 511. Как и в других вариантах осуществления, когда непрерывная лента 511 продолжает круговое движение, эта непрерывная лента 511 проходит над поверхностью контактного стержня 515. Материал непрерывной ленты 511 и поверхностный материал контактного стержня 515 выбраны таким образом, что последовательный контакт частей ленты с поверхностью контактного стержня приводит к возникновению дисбаланса зарядов, обусловленного ее трибозарядкой. Непрерывная лента испускает электроны на находящийся на электронной мишени 521 материал мишени (не показан). После этого находящийся на электронной мишени 521 материал мишени (не показан) через прозрачное к рентгеновским лучам окно (не показано) испускает рентгеновские лучи в направлении, указанном на фиг. 5 вертикальной стрелкой. В различных вариантах осуществления кассета имеет 5, 7 или более валиков.
Фиг. 6 представляет собой вид сбоку частей устройства в соответствии с аспектами изобретения. Части устройства по фиг. 6 могут быть использованы, например, вместо частей устройства, показанных на фиг. 2. На фиг. 6 непрерывная лента расположена петлей вокруг приводного валика 613, который может приводиться двигателем, имеется также контактный стержень 623 и множество направляющих валиков, например, направляющие валики 615а, b. В варианте осуществления по фиг. 6 направляющие валики 615а, b направляют ленту, чтобы она приближалась к контактному стержню и удалялась от него прямолинейным образом, что обеспечивает различные направления испускания рентгеновских лучей, а также возможность натяжения ленты посредством регулировки положения контактного стержня.
Как показано на фиг. 6, контактный стержень имеет поперечное сечение по существу в виде лежащей на боку буквы Т, при этом выпирающий выступ лежащей на боку буквы Т касается ленты. Приложение к верхней части давления вдавливает выступ буквы Т в ленту, увеличивая натяжение ленты и силу фрикционного контакта между контактным стержнем и лентой. В дополнение, форма контактного стержня 621 естественным образом образует полку для размещения электронной мишени, или же, которая в некоторых вариантах осуществления сама служит в качестве электронной мишени, например, в случаях с рентгеновской флуоресценцией с электронным возбуждением.
Фиг. 7 представляет собой вид сбоку частей устройства в соответствии с аспектами изобретения. Части устройства по фиг. 7 могут быть использованы, например, вместо частей устройства, показанных на фиг. 2. Части устройства, показанного на фиг. 7, подобны частям устройства по фиг. 6, при том, что относительное положение непрерывной ленты и контактного стержня изменено на обратное. Как и на фиг. 6, на фиг. 7 непрерывная лента расположена петлей вокруг приводного валика 713, который может приводиться двигателем, и множества направляющих валиков, например, направляющих валиков 715а, 715b. Кроме того, как и в варианте осуществления по фиг. 6, направляющие валики 715а, 715b направляют ленту таким образом, чтобы она приближалась к контактному стержню и удалялась от него прямолинейным образом, что обеспечивает различные направления испускания рентгеновских лучей. Однако в отличие от устройства по фиг. 6, контактный стержень не находится внутри круга, определенного этой лентой, а вместо этого расположен вне этого круга, и при этом контактный стержень находится в переменном контакте с внешней поверхностью ленты. В этом варианте осуществления лента от контакта с контактным материалом заряжается отрицательно. Это заставляет электроны ускоряться в направлении пропускающей их цели, такой как окно 722 пропускающей мишени из серебра с бериллиевым напылением. Когда электроны ударяются о мишень в виде окна, возникают рентгеновские лучи, некоторые из которых проходят сквозь окно.
Фиг. 8А представляет собой полуструктурную схему частей устройства в соответствии с аспектами изобретения. Устройство по фиг. 8А, в общем, как и другие устройства, включает в себя приводной валик 813, контактный стержень 815 и непрерывную ленту 811, расположенную петлей вокруг приводного валика и контактного стержня. Дополнительно устройство по фиг. 8А включает в себя натяжное устройство 817 для регулировки натяжения ленты, а значит, и контактной силы трения между лентой и контактным стержнем. Во время работы фрикционный контакт между лентой и контактным стержнем, между материалами ленты и контактным стержнем, как говорилось ранее, приводит к накоплению на ленте отрицательного заряда вокруг ее участков, осуществляющих контакт с контактным стержнем, обуславливающего ускорение электронов в направлении мишени 821 на полке мишени контактного стержня.
Схема по фиг. 8А дополнительно показывает корпус 831, обеспечивающий камеру для ленты, приводного валика и контактного стержня. Этот корпус выполнен с возможностью поддерживать в камере окружающую среду с управляемым давлением текучей среды, например, в менее чем 200 мТорр (0,200 мм рт.ст.), посредством использования вакуумного насоса 841, соединенного с камерой с помощью отверстия 843 в корпусе. В некоторых вариантах осуществления в схему может быть включен также манометр для слежения за внутренним парциальным давлением в камере. Во многих вариантах осуществления корпус, по существу непрозрачный для рентгеновских лучей, включает в себя также окно 833, причем окно является по существу прозрачным для рентгеновских лучей. Кроме того, как показано на схеме по фиг. 8А, снаружи корпуса около окна установлен коллиматор 837, например, материал, поглощающий рентгеновские лучи, со сквозным отверстием. Этот коллиматор служит для предотвращения достижения измерительного устройства 835 случайными рентгеновскими лучами, испущенными внутри корпуса из материала, отличного от материала мишени, которым может быть, например, детектор или датчик рентгеновских лучей или фотокамера регистрации рентгеновских лучей. В некоторых вариантах осуществления, например, в вариантах осуществления, в которых лоток включает в себя множественные различные участки для разных материалов, которые могут служить в качестве мишеней, а коллиматор может быть подвижным, с тем, чтобы эффективно выбирать конкретный материал для измерения.
Фиг. 8В представляет собой полуструктурную схему частей устройства в соответствии с аспектами изобретения. Устройство по фиг. 8В подобно устройству по фиг. 8А, но с коллиматором и измерительным устройством внутри корпуса.
Устройство по фиг. 8В, как и устройство по фиг. 8А, включает в себя приводной валик 813, контактный стержень 815 и непрерывную ленту 811, расположенную петлей вокруг приводного валика и контактного стержня, с натяжным устройством 817 для регулировки натяжения ленты. Корпус 832 обеспечивает камеру для ленты, приводного валика и контактного стержня, при этом корпус выполнен с возможностью поддерживать в камере окружающую среду с управляемым давлением текучей среды, например, посредством использования вакуумного насоса 841, соединенного с камерой с помощью отверстия 843 в корпусе.
Кроме того, внутри корпуса находится измерительное устройство 855 рентгеновских лучей, например, детектор или датчик или фотокамера, с коллиматором 857 внутри корпуса между электронной мишенью и измерительным устройством рентгеновских лучей. В некоторых вариантах осуществления, например, в вариантах осуществления, в которых используется лоток с множественными различными участками для разных материалов, коллиматор может быть подвижным, с тем, чтобы эффективно выбирать конкретный материал для измерения.
Фиг. 9А-9К показывают различные варианты осуществления контактных стержней, которые, например, могут быть использованы для обсуждаемых здесь устройств.
Фиг. 9А показывает поперечное сечение контактного стержня 911 в соответствии с аспектами изобретения. Это поперечное сечение - круговое, что несколько снижает трение, чтобы предотвратить преждевременный износ непрерывной ленты (не показана).
Фиг. 9В показывает поперечное сечение контактного стержня 913 в соответствии с аспектами изобретения. Это поперечное сечение - частично круговое. Вдоль длины контактного стержня 913 удалена 90°-ная радиальная часть, начинающаяся в точке 923 и проходящая по часовой стрелке по поперечному сечению контактного стержня 913. Это сечение обычно убирает поверхностный материал контактного стержня 913, который по месту контактирует с непрерывной лентой (не показана), но и, кроме того, обеспечивает более определенную точку или линию потери контакта между контактным стержнем и непрерывной лентой. В одном варианте осуществления электронная мишень может быть расположена на верхней грани 921 радиальной секции, разрешая более близкое позиционирование электронной мишени к областям накопления заряда.
Фиг. 9С показывает поперечное сечение контактного стержня 929 L-образной формы в соответствии с аспектами изобретения. Непрерывная лента (не показана) проходит около грани 927, при этом грань 925 используется для помещения на нее электронной мишени. Как и в случае с контактным стержнем по фиг. 9В, контактный стержень по фиг. 9С обеспечивает более четко определенную линию потери контакта между контактным стержнем и непрерывной лентой, а также обеспечивает альтернативное расположение электронных мишеней. В дополнение, в некоторых вариантах осуществления контактный стержень по фиг. 9С может быть использован для испускания излучения высокой плотности в направлении, отличном от направления испускания излучения в других вариантах осуществления.
Фиг. 9D показывает поперечное сечение контактного стержня 931 в соответствии с аспектами изобретения. Это поперечное сечение содержит часть контактного стержня 931, начинающуюся в точке 935, и определяющую плоскую грань 933. В дополнение, электронная мишень может быть расположена на поверхности, определенной гранью 933.
Фиг. 9Е показывает поперечное сечение контактного стержня 943 в соответствии с аспектами изобретения. Это поперечное сечение содержит полуцилиндрическую оболочку 945 и встроенную электронную мишень 941. В дополнение, дугообразная часть полуцилиндрической оболочки 945 со свободным концом, когда над ней проходит непрерывная лента (не показана), изгибается, возможно, увеличивая электрическую энергию, снимаемую с непрерывной ленты.
Фиг. 9F показывает поперечное сечение контактного стержня 948 в соответствии с аспектами изобретения. Это поперечное сечение содержит полуцилиндрический участок с гранью 947, а также часть 949 в форме полумесяца, проходящую от участка грани 947. Как и в некоторых других вариантах осуществления, поперечное сечение по фиг. 9F обеспечивает более четко определенную линию потери контакта между контактным стержнем и непрерывной лентой на вершине полумесяца, а также обеспечивает альтернативное расположение электронной мишени.
Фиг. 9G показывает поперечное сечение контактного стержня 951 в соответствии с аспектами изобретения. Внешняя поверхность контактного стержня определена множеством закругленных выступов 955, чередующихся с V-образными углублениями 953. На эту поверхность может быть нанесена паста для смазки ленты или для увеличения заряда на непрерывной ленте (не показана), которая будет осаждаться в этих V-образных углублениях 953, при этом углубления служат, например, в качестве накопителей.
Фиг. 9Н показывает поперечное сечение контактного стержня 957 в соответствии с аспектами изобретения. Внешняя поверхность контактного стержня определена множеством квадратных выступов 959, возвышающихся над поверхностью 958 контактного стержня 957. На эту поверхность может быть нанесено смазочное вещество или паста для увеличения заряда на непрерывной ленте (не показана), которая будет осаждаться на поверхности 958 контактного стержня 957 между квадратными выступами 959.
Фиг. 9I показывает вид в перспективе контактного стержня 961 в соответствии с аспектами изобретения. Поверхность контактного стержня 961 имеет множество углублений 963, упорядоченных в ряды с интервалами по окружности контактного стержня 961. На эту поверхность может быть нанесена паста для увеличения заряда на непрерывной ленте (не показана), которая будет осаждаться в этих углублениях 963 контактного стержня 961. Как и в некоторых других вариантах осуществления, эти углубления могут служить в качестве накопителей для смазочных материалов или различных паст.
Фиг. 9J показывает поперечное сечение контактного стержня 965 в соответствии с аспектами изобретения. В этом варианте осуществления выемка в поперечном сечении позволяет электрической энергии "стекать" с непрерывной ленты (не показана) на грань 967 мишени. Путь для такого "стекания" является благоприятно коротким.
Фиг. 9К показывает поперечное сечение контактного стержня по фиг. 9F с дополнением электронной мишени 975 и заряженной нити 977 в соответствии с аспектами изобретения. Нить может быть выполнена, например, из вольфрама, вольфрамового сплава, из окиси бария или из какого-либо другого излучателя электронов. Электронная эмиссия из такой нити может быть управляемой подсоединением источника питания, такой как батарея, например, через электрические вакуумные контакты (не показаны). По мере того, как электроны стекают с непрерывной ленты (не показана) на конце участка 973 в форме полумесяца к электронной мишени 975, этот поток подхватывает дополнительные электроны от зарядной нити 977, тем самым увеличивая заряд, который достигает пластины и, в конечном счете, рентгеновские лучи, создаваемые мишенью.
Фиг. 10 показывает часть устройства в соответствии с аспектами изобретения. Показанные на фиг. 10 части устройства подобны некоторым из частей устройства по фиг. 1-3, но дополнительно включают в себя лоток 1017 электронной мишени, который может быть отрегулирован в направлении показанных на фиг. 10 стрелок регулировочным устройством (не показано) с внешней стороны от корпуса (не показан). Эта часть устройства, далее, включает в себя непрерывную ленту 1011, приводной валик 1013 и контактный стержень 1014. Когда двигатель (не показан) вращает приводной валик, этот приводной валик перемещает непрерывную ленту по кругу. Заряд, создаваемый в результате контакта ленты и контактного стержня, заставляет электроны протекать в электронную мишень на лотке 1017 электронной мишени. Отдельные электронные мишени на лотке мишени достаточно удалены одна от другой, так что в любой данный момент времени воздействию электронного потока подвержена только одна мишень. Когда требуется другая электронная мишень, оператор может использовать регулировочное устройство, чтобы переместить под ленту следующую нужную мишень на лотке мишени. Посредством обеспечения множественных мишеней лоток 1017 мишени позволяет управлять спектральным распределением излучения рентгеновских лучей, - например, имея золотую и серебряную мишень, на спектре рентгеновских лучей можно получить характеристические линии возбуждения различных материалов мишени. Кроме того, материалы мишени посредством проводящего материала, такого как медный кабель (не показан), можно электрически соединять с "землей" и отсоединять от нее. Мишень может быть также подсоединена к источнику питания, такому как источник электропитания, чтобы обеспечить напряжение смещения для дополнительного управления разрядом электронов.
Фиг. 11В показывает лоток 1123 мишени с мишенями 1121а, 1121b для использования в части устройства по фиг. 10. В этом варианте осуществления мишени имеют круглую форму.
Фиг. 11А показывает лоток мишени с мишенями 1111а, 1111b и 1111с для использования в части устройства по фиг. 10. Эти мишени в секциях 1113а и 1113b разделены между собой материалом, не генерирующим рентгеновские лучи, таким как пластик или, вообще, материал с низким числом Z. В этом варианте осуществления мишени имеют прямоугольную форму.
Фиг. 11С показывает другой вариант осуществления лотка мишени в соответствии с аспектами изобретения. В этом варианте осуществления два материала 1125а и 1125b мишени удерживаются полкой 1127 таким образом, что когда лента вращается в одном направлении, скажем, по часовой стрелке, как на фиг. 2, эмиссия имеет место из мишени, обозначенной 1125а. Альтернативно, когда лента вращается против часовой стрелки, эмиссия имеет место из материала мишени, обозначенной 1125b.
Фиг. 12 показывает части устройства в соответствии с аспектами изобретения. Устройство по фиг. 12, в общем, как и в случае с другими устройствами, включает в себя приводной валик 1213, контактный стержень 1215 и непрерывную ленту 1211, расположенную петлей вокруг приводного валика и контактного стержня. Рядом с контактным стержнем, внутри петли, образованной лентой, обеспечена полка 1221 мишени. Материалы и работа устройства по фиг. 12 могут быть такими же, что и описанные в отношении устройств по фиг. 1-3.
В некоторых вариантах осуществления полка мишени принимает лотки мишени, содержащие различные материалы, служащие в качестве электронных мишеней, а лотки могут быть, например, лотками, описанными применительно к фиг. 11А и 11В. Движение лотка, например, такое, как описанное в отношении устройств по фиг. 1-3, не всегда может быть желательным, имея в виду, например, что лоток находится внутри корпуса 1225, заключающего в себе камеру при низком давлении текучей среды. Соответственно, устройство по фиг. 12 включает в себя подвижный коллиматор 1229 снаружи по существу прозрачного к рентгеновским лучам окна 1227 корпуса. Движение коллиматора, например, перемещением на расстояние, равное величине разделения электронной мишени на лотке, как правило, разрешает прохождение только рентгеновских лучей, которые генерированы конкретными мишенями. Поэтому чувствительное устройство, находящееся вне корпуса (и коллиматора), может воспринимать только рентгеновские лучи, генерированные в требуемом материале мишени.
Фиг. 13 показывает часть устройства в соответствии с аспектами изобретения. Части устройства, показанного на фиг. 13, похожи на некоторые из частей устройства по фиг. 1-3, но дополнительно включают в себя контактный стержень 1315 с консолью 1327, который может быть использован также и в некоторых вариантах осуществления устройства по фиг. 1-3. Устройство по фиг. 13 включает в себя непрерывную ленту, движущуюся в направлении, указанном стрелками рядом с лентой, и электронную мишень 1321. Консоль перемещается из первого положения касания непрерывной ленты, во второе положение касания электронной мишени. Когда консоль входит в контакт с непрерывной лентой, она "замыкает" участок ленты на контактный стержень 1315. Когда консоль контактирует с электронной мишенью, контактный стержень "замкнут" на электронную мишень. "Замыкание" ленты может уменьшить нежелательные уровни заряда на ленте до возникновения заряда через контакт с контактным стержнем. Консоль 1327 может действовать как электрическое соединение между контактным стержнем 1315 и полкой 1321 мишени. Управлением количеством заряда на полке можно, далее, управлять скоростью разряда на мишень. В некоторых вариантах осуществления с помощью электрического подсоединения к источнику энергии, такому как источник электропитания (не показан) к полке мишени может быть приложено электрическое напряжение. В некоторых вариантах осуществления, консоль снимает с непрерывной ленты различный мусор, когда они касаются друг друга. Это способствует уменьшению объема технического обслуживания, необходимого для устройства.
Фиг. 14 показывает часть устройства в соответствии с аспектами изобретения. Устройство содержится внутри обеспечивающего вакуум корпуса. Корпус имеет окно, прозрачное к рентгеновским лучам, которые на фиг. 14 указаны вертикальной стрелкой, идущей от электронной мишени 1421 через окно корпуса. Устройство содержит приводимый двигателем (не показан) приводной валик 1413, непрерывную ленту 1411, которая приводится приводным валиком в направлении, указанном стрелкой рядом с непрерывной лентой, контактный стержень 1415 и сетку 1427 заземления. Эта сетка заземления выполнена таким образом, что она находится в контакте с корпусом и для находящегося на петле заряда может "работать" как клетка Фарадея. Такое электрическое экранирование может быть использовано, чтобы увеличить потенциал на мишени. В некоторых вариантах осуществления эта сетка может также находиться в контакте с непрерывной лентой, тем самым заземляя ленту на корпус. Заземление ленты может уменьшить нежелательные уровни заряда на ленте до генерации заряда посредством контакта с контактным стержнем 1415.
Фиг. 15 представляет собой вид спереди, показывающий части другого рентгеновского устройства в соответствии с аспектами изобретения. Фиг. 15 включает в себя цилиндрический корпус 1519. Корпус выполнен с возможностью поддержания камеры внутри корпуса при низком давлении текучей среды. Стенки корпуса обычно непрозрачны к рентгеновским лучам.
Лента 1511, например, такая же, как и описанная применительно к другим вариантам осуществления, находится внутри корпуса. Лента расположена петлей вокруг приводного валика 1513 и контактного материала, например, контактного стержня 1515. Контактный материал может быть таким контактным материалом, который описан применительно к другим вариантам осуществления. Система привода, например, включающая в себя двигатель 1517, приводит во вращение валик, принуждая поверхностные области ленты находиться в переменном контакте с контактным материалом. При соответствующем выборе материала ленты и контактного материала между этими двумя материалами создается дисбаланс зарядов, и электроны могут ускоряться в направлении электронной мишени (на фиг. 15 не показана), которая может, например, содержать металл. Можно рассмотреть расположение электронной мишени в направлении перед корпусом, например, на фиг. 15 - в положении, которое можно рассматривать как находящееся вне плоскости листа. В некоторых вариантах осуществления электронная мишень может находиться на внутренней поверхности окна корпуса, причем, окно является по существу прозрачным к рентгеновским лучам. В таких вариантах осуществления электронная мишень может, например, представлять собой металл, напыленный на внутреннюю поверхность окна. В некоторых вариантах осуществления электронная мишень может образовывать перегородку внутри корпуса, быть ее частью или быть прикрепленной к ней. В некоторых таких вариантах осуществления далее перед корпусом может быть расположена дополнительная стенка, содержащая окно, по существу прозрачное к рентгеновским лучам. В некоторых вариантах осуществления эта перегородка может образовать внутри корпуса внутреннюю стенку вторичной камеры, причем, эта вторичная камера поддерживается при низком давлении текучей среды.
Фиг. 16 представляет собой вид сбоку, показывающий такие же части устройства, что и части устройства по фиг. 15. Как и на фиг. 15, устройство по фиг. 16 включает в себя ленту 1611, расположенную петлей вокруг приводного валика и контактного материала, при этом приводной валик осью 1615 соединен с двигателем 1613. Как показано на фиг. 16, лента находится внутри корпуса 1617, например, цилиндрического корпуса. Корпус выполнен с возможностью поддерживать - по меньшей мере внутри некоторых частей корпуса - низкое давление текучей среды. Работа и материалы ленты и контактного материала могут быть такими же, которые описаны применительно к фиг. 15.
В устройстве по фиг. 16 электронная мишень 1619 находится перед лентой и внутри цилиндрического корпуса (в некоторых формулировках, можно считать, что эта электронная мишень образует внешнюю стенку камеры корпуса). Далее впереди электронной мишени находится внешняя стенка 1621 корпуса, при этом внешняя стенка содержит окно, по существу прозрачное к рентгеновским лучам. В некоторых вариантах осуществления электронная мишень вместо этого расположена на внутренней поверхности окна.
Хотя изобретение было описано применительно к различным вариантам осуществления, следует признать, что изобретение содержит новизну и неочевидность пунктов формулы изобретения, обоснованную настоящим описанием.