РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ

РЕНТГЕНОВСКИЙ АППАРАТ
Область техники
Заявляемая полезная модель относится к области технической физики, конкретно к ускорительной технике и непосредственно касается рентгеновского аппарата, содержащего ускорительную трубку электронов с улучшенным распределением электрического потенциала по поверхности баллона.
Уровень техники
Известны рентгеновские аппараты, содержащие вакуумированную ускорительную трубку, в баллоне которой последовательно установлены нить накаливания и анодная пластина, источник накального напряжения, к которому подключена нить накаливания, и источник импульсного высоковольтного напряжения, к которому подключены один из выводов нити накаливания и анодная пластина 1. Такой рентгеновский аппарат характеризуется простотой своей конструкции. Однако, несмотря на использование принципа развития поверхности баллона вакуумированной ускорительной трубки для улучшения распределения электрического потенциала, предельное напряжение анодного питания не может превышать единиц сотен киловольт.
Известен рентгеновский аппарат, содержащий вакуумированную ускорительную трубку, в баллоне которой последовательно установлены нить накаливания, п ускоряющих полых электродов и анодная пластина, источник накального напряжения, к которому подключена нить накаливания, и источник импульсного высоковольтного напряжения, к которому подключены один из выводов нити накаливания, каждый из п ускоряющих полых электродов и анодная пластина 2. В таком
рентгеновском аппарате распределение электрического потенциала по поверхности баллона вакуумированной ускорительной трубки существенно лучше по сравнению с техническими решениями-аналогами, что соответственно позволяет увеличить напряжение анодного питания. Данное техническое решение по количеству общих признаков и достигаемому результату наиболее близко к заявляемому и принято в качестве его прототипа. Однако, в таком рентгеновском аппарате возможность повышения значения анодного напряжения при заданном уровне надежности и ограничениях на массогабаритной характеристике исчерпана не в полной мере.
Сущность полезной модели
Задачей разработки полезной модели является создание такого рентгеновского аппарата, который бы был свободен от недостатка рентгеновского аппарата - прототипа. Эта задача решается тем, что в известном рентгеновском аппарате, содержащим вакуумированную ускорительную трубку, в баллоне которой последовательно установлены нить накаливания, п ускоряющих полых электродов и анодная пластина, источник накального напряжения, к которому подключена нить накаливания, и источник импульсного высоковольтного напряжения, к которому подключены один из выводов нити накаливания, каждый из п ускоряющих полых электродов и анодная пластина, источник высоковольтного напряжения подключен минусовой клеммой, как к источнику накального напряжения, так и к каждому четному ускоряющему полому электроду, а плюсовой клеммой подключен как к анодной пластине, так и к каждому нечетному ускоряющему полому электроду, причем между нечетным и четным полым ускоряющим электродом по всей последовательности таких пар расположены одновитковые L-контуры, каждый из которых подключен ко второму источнику импульсного высоковольтного напряжения, которым дополнительно снабжен рентгеновский аппарат, и этот второй источник импульсного
высоковольтного напряжения через блок синхронизации информационно связан с первым источником импульсного высоковольтного напряжения.
Такое выполнение рентгеновского аппарата при существенно меньших, чем у прототипа размерах и массе, позволяет получать как пучок ускоренных электронов, так и рентгеновское излучение, возникающее при их торможении в материале анодной пластины с энергией до 1 МэВа и выше при значительном снижении к требованиям электрической прочности всех конструктивных элементов. Совокупность признаков заявляемой полезной модели минимально достаточна и необходима для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата. Реализованный в заявляемом техническом решении принцип компенсации тормозящего электрического поля между нечетным и четным полыми ускоряющими электродами вихревым электрическим полем ранее не использовался.
Чертеж иллюстрирует сущность полезной модели, где позицией 1 обозначен баллон вакуумированной ускорительной трубки, позицей 2 - нить накаливания, позициями 3, 4, 5, 6, 7 и 8 - ускорительные полые электроды, позицией 9 - анодная пластина, позицией 10 - источник накального напряжения, позицией 11 - первый источник импульсного высоковольтного напряжения, позицией 12 - второй источник импульсного высоковольтного напряжения, позицией 13 - блок синхронизации, а позициями 14, 15, 16 - одновитковые L контуры.
Пример 1. В соответствии с чертежом рентгеновский аппарат содержит вакуумированную ускорительную трубку, в баллоне 1 которой последовательно установлены нить 2 накаливания, ускоряющие полые электроды 3, 4, 5, 6, 7, 8, и анодная пластина 9. Снаружи баллона 1 между электродом 3 и электродом 4 расположен L-контур 14, между электродом 5 и электродом 6 расположен L-контур 15, а между электродом 7 и электродом 8 - L-контур 16. Один из выводов нити 2 и электроды 4, 6, 8 подключены к минусовой клемме источника 11, а пластина 9 и электроды 3, 5, 7 - к
плюсовой клемме этого же источника. Таким образом, источник 11 подключен минусовой клеммой как к источнику накального напряжения, так и к каждому четному ускоряющему полому электроду, а плюсовой клеммой подключен как к анодной пластине, так и к каждому нечетному ускоряющему полому электроду. Каждый из выводов нити 2 подключен к источнику 10. L-контуры 14, 15, 16 подключены к источнику 12. Источник 11 и источник 12 электрически (в общем случаем информационно, например, индуктивно) связаны. Пластина 2 выполнена из бериллия.
Работает рентгеновский аппарат следующим образом. После включения источника 10 и прогрева нити 2 включаются источники И и 12. Блок 13 автоматически обеспечивает совпадение во времени электрических импульсов источника 11 и источника 12. При этом тормозящее электрическое поле между электродами Зи4, 5и6, 7и8 будет скомпенсировано вихревым электрическим полем, создаваемым L-контурами 14, 15 и 16. Таким образом, энергия Е ускоренных электронов будет равна по значению kU, где U - напряжение источника 1, a k - число ускоряющих промежутков нить 2 - электрод 3, электрод 4 - электрод 5, электрод 6 электрод 7 и электрод 8 - пластина 9. В соответствии с этим рентгеновский аппарат приобретает новое потребительское качество - за счет фокусирующего действия электродов 3, 4, 5, 6, 7, 8 пучок электронов на выходе баллона 1 более сконцентрирован, нежели бы это имело место в случае реализации идеи индукционного линейного ускорения, а напряжение, используемое для ускорения электронов по ранее используемому принципу работы рентгеновской трубки, уменьшено в k раз, что существенно облегчает решение проблемы электрической прочности узлов рентгеновского аппарата и электробезопасности обслуживающего персонала. Следует отметить, что реальное kp значение k, а именно kp  k, если имеет место недокомпенсация тормозящего электрического поля, и kp  k, если имеет место перекомпенсация. То есть, полезный эффект не исчезает и при нарушении условия kp  k.
Пример 2. В этом примере реализации заявляемого технического решения анодная пластина выполнена из вольфрама и может быть установлена под углом. В силу этого на выходе баллона 1 будет формироваться пучок тормозного излучения с граничной энергией Ег фотонов в спектре, равной по значению kU.
Промышленная применимость
При реализации заявляемого технического решения используется обычные технологии и технические средства. Помимо приведенного примера возможны и другие формы реализации заявляемого технического решения в пределах совокупности ограничительной и отличительной частей формулы полезной модели.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ