RU2214018C2 - X-ray radiator - Google Patents
X-ray radiator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2214018C2 RU2214018C2 RU2001117554A RU2001117554A RU2214018C2 RU 2214018 C2 RU2214018 C2 RU 2214018C2 RU 2001117554 A RU2001117554 A RU 2001117554A RU 2001117554 A RU2001117554 A RU 2001117554A RU 2214018 C2 RU2214018 C2 RU 2214018C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resonator
- ray
- tube
- anode
- electron gun
- Prior art date
Links
Landscapes
- X-Ray Techniques (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рентгеновской техники, в частности к рентгеновским излучателям, используемым в медицине, просмотровых таможенных комплексах, в охранных устройствах (секьюрити и т.д.)
Известен рентгеновский излучатель в составе рентгеновского аппарата "Baltospot" GFD-306 [1] , в кожух которого помещается традиционная рентгеновская трубка и некоторые элементы схемы питания. Внешняя изоляция рентгеновской трубки обеспечивается заполнением кожуха элегазом. Электрическая прочность рентгеновской лампы зависит от внутриламповой атмосферы, состояния электродов и внешней изоляции. При эксплуатации таких излучателей нередки случаи утечки элегаза и тем самым пропадания внешней изоляции. В этом случае, как и после замены отказавшей рентгеновской трубки, перед новым заполнением кожуха требуется длительное его просушивание с использованием вакуумной откачки и нагрева. Громоздкими являются источники питания излучателя (как и элементы схемы питания, входящие в состав самого излучателя).The invention relates to the field of x-ray technology, in particular to x-ray emitters used in medicine, viewing customs complexes, in security devices (security, etc.)
Known x-ray emitter in the composition of the x-ray apparatus "Baltospot" GFD-306 [1], in the casing of which is placed a traditional x-ray tube and some elements of the power circuit. External insulation of the X-ray tube is ensured by filling the casing with SF6 gas. The electrical strength of an X-ray lamp depends on the inside of the lamp atmosphere, the state of the electrodes, and external insulation. During the operation of such emitters, there are frequent cases of SF6 leakage and thereby loss of external insulation. In this case, as well as after replacing a failed X-ray tube, before a new filling of the casing, it needs to be dried for a long time using vacuum pumping and heating. Bulky are the power sources of the emitter (as well as the elements of the power circuit that are part of the emitter itself).
За прототип можно принять другой тип рентгеновского излучателя [2], использующий также традиционную рентгеновскую трубку. Такой излучатель состоит из бачка, обложенного изнутри свинцом, вмонтированной рентгеновской трубки с механизмом вращения анода, имеет ввод высоковольтного кабеля. For the prototype, you can take another type of x-ray emitter [2], which also uses a traditional x-ray tube. Such a radiator consists of a tank internally lined with lead, a built-in X-ray tube with anode rotation mechanism, and a high-voltage cable input.
Внешняя изоляция рентгеновской трубки обеспечивается тем, что бачок заполняется трансформаторным маслом, которое перед этим вакуумируется. Для вывода рентгеновского излучения бачок имеет стеклянное "окно". Рентгеновская трубка имеет электронную пушку, анод-мишень и "окно" (стеклянный баллон) для вывода рентгеновского излучения. Бачок с его содержимым имеет значительную массу, его источники питания громоздки. При замене рентгеновской трубки трансформаторное масло надо сливать, затем снова наливать, предварительно вакуумируя. Устойчивость излучателя к пробоям ограничена и достигается путем применения громоздких средств внешней изоляции. Надежность и долговечность излучателя также ограничены. The external insulation of the x-ray tube is ensured by the fact that the tank is filled with transformer oil, which is previously evacuated. The tank has a glass "window" for outputting X-ray radiation. The x-ray tube has an electron gun, a target anode and a “window” (glass bottle) for outputting x-ray radiation. The tank with its contents has a significant mass, its power sources are bulky. When replacing the X-ray tube, the transformer oil must be drained, then refilled, previously evacuated. The breakdown resistance of the emitter is limited and is achieved through the use of bulky means of external insulation. Reliability and durability of the emitter are also limited.
Предлагаемый рентгеновский излучатель принципиально нового типа не требует внешней изоляции, что упрощает проблему электрической прочности как самого излучателя, так и схемы его питания, которая становится существенно менее высоковольтной и громоздкой. Излучатель имеет повышенную устойчивость к пробоям, увеличенные надежность и долговечность, более компактен. The proposed x-ray emitter of a fundamentally new type does not require external insulation, which simplifies the problem of the electric strength of both the emitter and its power circuit, which becomes significantly less high-voltage and bulky. The emitter has increased breakdown resistance, increased reliability and durability, more compact.
Предложен рентгеновский излучатель, содержащий рентгеновский источник с электронной пушкой, анодом-мишенью и зоной вывода рентгеновского излучения, соединенный с источником питания, отличающийся тем, что излучатель снабжен коаксиальным резонатором, в полости у свободного торца внутреннего проводника резонатора вдоль его оси размещена электронная пушка, напротив нее соосно к крышке резонатора снаружи подсоединена через отверстие в резонаторе пролетная труба с зоной вывода рентгеновского излучения, в торце этой трубы установлен анод-мишень, причем резонатор и труба вакуумированы, а в качестве источника питания к резонатору подключен сверхвысокочастотный генератор через отверстие в крышке резонатора у основания внутреннего проводника и через диэлектрическое окно. An x-ray emitter is proposed that contains an x-ray source with an electron gun, a target anode and an x-ray output zone connected to a power source, characterized in that the emitter is equipped with a coaxial resonator, an electron gun is placed in the cavity at the free end of the inner conductor of the resonator along its axis, opposite it is connected coaxially to the resonator cap through a hole in the resonator through a passage pipe with an X-ray output zone, an anode is installed at the end of this pipe the target, the resonator and the tube being evacuated, and a microwave generator connected to the resonator through a hole in the cavity cover at the base of the inner conductor and through a dielectric window.
В вариантах исполнения:
- источник питания выполнен отсоединяемым от резонатора с возможностью регулирования связи с ним для изменения уровня вводимой в резонатор СВЧ-мощности;
- в качестве источника питания использован магнетрон;
- коаксиально пролетной трубе размещена магнитная система;
- часть пролетной трубы, включая ее торец, выполнена из наиболее прозрачного для рентгеновского излучения материала.In options:
- the power source is made detachable from the resonator with the possibility of regulating communication with it to change the level of microwave power introduced into the resonator;
- a magnetron is used as a power source;
- coaxial span pipe placed magnetic system;
- part of the span pipe, including its end, is made of the most transparent material for x-ray radiation.
При использовании для ускорения электронов СВЧ-напряжения электрическая прочность зазора многократно возрастает по сравнению с подачей на этот зазор постоянного или импульсного напряжения от высоковольтного источника. При низком напряжении питания СВЧ-генератора проблем с электрической прочностью системы питания также не возникает. Отсутствие высоковольтного изолятора у резонатора полностью снимает для резонатора проблему электрической прочности (внешней изоляции). У традиционных рентгеновских излучателей изолятор традиционной рентгеновской трубки в значительной мере снижает электрическую прочность трубки (напыления, утечки, разрушения стекла при пробоях) и излучателя в целом. When using microwave voltage to accelerate electrons, the electric strength of the gap increases many times as compared to applying a constant or pulsed voltage from a high voltage source to this gap. With a low voltage supply of the microwave generator, problems with the electric strength of the power system also do not arise. The absence of a high-voltage insulator at the resonator completely removes the problem of electric strength (external insulation) for the resonator. In traditional X-ray emitters, the insulator of a traditional X-ray tube significantly reduces the electric strength of the tube (sputtering, leakage, glass breakdown during breakdowns) and the emitter as a whole.
Из перечисленного ясно, что ожидаемые долговечность и надежность предлагаемого излучателя будут значительно выше, чем у традиционных излучателей. From the above it is clear that the expected durability and reliability of the proposed emitter will be significantly higher than that of traditional emitters.
При отсоединяемом от резонатора СВЧ-источнике с помощью петли связи можно осуществлять регулирование уровня вводимой в резонатор СВЧ-мощности и тем самым уровня ускоряющего напряжения в зазоре резонатора и энергии рентгеновского излучения. При этом режим СВЧ-источника можно сохранять практически неизменным. В случае маловероятного выхода из строя СВЧ-источника его замена крайне проста (без проблем с трансформаторным маслом или элегазом). Выход из строя элементов резонатора (электронная пушка, анод-мишень) еще менее вероятен. Но и в таком случае есть выигрыш: сохраняется СВЧ-источник. When the microwave source is detachable from the resonator using the coupling loop, it is possible to control the level of microwave power introduced into the resonator and thereby the level of the accelerating voltage in the cavity gap and the x-ray energy. At the same time, the microwave source mode can be kept practically unchanged. In the case of an unlikely failure of the microwave source, its replacement is extremely simple (without problems with transformer oil or SF6 gas). The failure of the resonator elements (electron gun, target anode) is even less likely. But in this case, there is a gain: the microwave source is saved.
Использование в качестве источника питания магнетрона в ряде случаев предпочтительно благодаря его высокому КПД, долговечности, простой конструкции и невысокой стоимости. The use of a magnetron as a power source in some cases is preferable due to its high efficiency, durability, simple design, and low cost.
Для получения острофокусного рентгеновского излучения может понадобиться магнитная система, располагаемая коаксиально пролетной трубе. To obtain sharp-focus x-ray radiation, a magnetic system may be needed that is located coaxially with the span tube.
Для выхода рентгеновского излучения от мишени на отражение или для вывода направленного ортогонального оси резонатора рентгеновского излучения часть пролетной трубы, примыкающая к аноду-мишени, выполнена из наиболее прозрачного для рентгеновского излучения материала (бериллий, алюминий). In order for the x-ray radiation to exit from the target to reflection or for outputting the directed orthogonal axis of the x-ray resonator, the part of the span tube adjacent to the target anode is made of the material most transparent to x-ray radiation (beryllium, aluminum).
Для прострельной мишени и торец пролетной трубы выполнен из этих же материалов, а мишень (из вольфрама) напылена тонким слоем на внутреннюю сторону торца. For a shooting target, the end of the span pipe is made of the same materials, and the target (of tungsten) is sprayed with a thin layer on the inner side of the end.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена конструктивная схема предложенного рентгеновского излучателя. В конструкцию излучателя входят следующие элементы:
1 - резонатор,
2 - внешний проводник резонатора,
3 - внутренний проводник резонатора,
4 - крышка резонатора у основания пролетной трубы,
5 - крышка резонатора у основания внутреннего проводника,
6 - электронная пушка,
7 - пролетная труба,
8 - анод-мишень,
9 - часть пролетной трубы, примыкающая к аноду-мишени ("окно" для вывода рентгеновского излучения),
10 - сверхвысокочастотный генератор (СВЧ-генератор),
11 - отверстие в крышке резонатора у основания внутреннего проводника (для ввода в резонатор СВЧ-мощности),
12 - устройство поддержания высокого вакуума в резонаторе,
13 - диэлектрическое вакуумное окно для ввода в резонатор СВЧ-мощности,
14 - петля связи СВЧ-генератора с резонатором,
15 - магнитная система.The invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of the proposed x-ray emitter. The emitter design includes the following elements:
1 - resonator
2 - external conductor of the resonator,
3 - inner conductor of the resonator,
4 - resonator cap at the base of the span pipe,
5 - resonator cap at the base of the inner conductor,
6 - electron gun,
7 - span pipe
8 - target anode,
9 - part of the span tube adjacent to the target anode ("window" for outputting x-ray radiation),
10 - microwave generator (microwave generator),
11 - hole in the cover of the resonator at the base of the inner conductor (for input into the resonator microwave power),
12 - device for maintaining high vacuum in the resonator,
13 is a dielectric vacuum window for input into the resonator microwave power,
14 - connection loop of the microwave generator with the resonator,
15 - magnetic system.
Порядок работы излучателя следующий. The order of operation of the emitter is as follows.
От СВЧ-генератора 10, через отверстие 11 в крышке 5 резонатора у основания внутреннего проводника с помощью петли 14 и через диэлектрическое вакуумное окно 13 в резонатор 1, образованный деталями 2, 3, 4, 5, подается СВЧ-мощность. На зазоре резонатора, образованном свободным торцем внутреннего проводника 3 и крышкой 4 резонатора, при этом появляется напряжение сверхвысокочастотных колебаний. From the microwave generator 10, through the hole 11 in the cavity cover 5 at the base of the inner conductor using the loop 14 and through the dielectric vacuum window 13 into the resonator 1, formed by parts 2, 3, 4, 5, microwave power is supplied. At the gap of the resonator formed by the free end of the inner conductor 3 and the cover 4 of the resonator, the voltage of microwave oscillations appears.
При включении электронной пушки 6 из нее выходит электронный поток, ускоряющийся в упомянутом зазоре резонатора и пролетающий в пролетной трубе 7 до анода-мишени 8. При бомбардировке мишени электронным потоком в ней происходит преобразование энергии этого потока в энергию рентгеновского излучения. В зависимости от назначения излучателя рентгеновское излучение выводится в направлении, обратном направлению движения электронного потока под углом к оси резонатора панорамно через часть 9 пролетной трубы, примыкающей к аноду-мишени (отражающая мишень), или через эту же часть 9 пролетной трубы направленно, ортогонально оси резонатора. В случае прострельной мишени рентгеновское излучение выводится через торец части 9 пролетной трубы. When the electron gun 6 is turned on, an electron stream exits from it, accelerating in the aforementioned cavity gap and flying in the passage pipe 7 to the target anode 8. When the target is bombarded with an electron stream, the energy of this stream is converted into X-ray energy. Depending on the purpose of the emitter, the x-ray radiation is output in the direction opposite to the direction of the electron beam at an angle to the axis of the resonator, panoramicly through part 9 of the span tube adjacent to the target anode (reflecting the target), or through the same part 9 of the span tube directionally, orthogonal to the axis resonator. In the case of a shooting target, x-ray radiation is output through the end of part 9 of the span tube.
Меняя размер петли 14, ее погружение в резонатор или поворачивая петлю, можно регулировать уровень подаваемой в резонатор 1 СВЧ-мощности без изменения режима СВЧ-генератора 10. Эта регулировка позволяет менять уровень СВЧ-напряжения на зазоре резонатора, энергию ускоренных электронов и тем самым уровень рентгеновского излучения, что необходимо при переходе от одного к другому режимам работы излучателя. Устройство 12 обеспечивает поддержание в резонаторе 1 высокого вакуума. Магнитная система 15 обеспечивает получение острофокусного рентгеновского излучения. Благодаря тому что анод-мишень отдалена с помощью пролетной трубы 7 от крышки 4 резонатора 1, возникла возможность удобно разместить съемные системы воздушного или жидкостного охлаждения анода-мишени (не показаны). By changing the size of the loop 14, immersing it in the resonator or turning the loop, you can adjust the level of microwave power supplied to the resonator 1 without changing the mode of the microwave generator 10. This adjustment allows you to change the level of microwave voltage at the cavity gap, the energy of accelerated electrons and thereby the level x-ray radiation, which is necessary when switching from one to another emitter operating modes. The device 12 ensures that a high vacuum is maintained in the resonator 1. The magnetic system 15 provides sharp-focus x-ray radiation. Due to the fact that the target anode is remote using the span tube 7 from the cover 4 of the resonator 1, it became possible to conveniently place removable air or liquid cooling systems of the target anode (not shown).
Рынок рентгеновских аппаратов, рентгеновские излучатели и источники питания которых могут быть заменены предлагаемыми в заявке, обширен. The market of x-ray machines, x-ray emitters and power sources which can be replaced by those proposed in the application, is vast.
В России просмотровых комплексов в аэропортах (и в других случаях) не хватает не менее 500 единиц. И столько же, примерно, находится в эксплуатации и может требовать замены. In Russia, viewing complexes at airports (and in other cases) lack at least 500 units. And about the same, approximately, is in operation and may require replacement.
Растет число покупок для офисов предпринимателей рентгеновских комплексов, позволяющих до вскрытия почтовых пакетов производить их проверку на отсутствие в них взрывчатых веществ. The number of purchases for the offices of entrepreneurs of X-ray complexes is growing, which allows them to be checked for the presence of explosives before opening the mail packages.
Предлагаемый рентгеновский излучатель и ряд на его основе могут закрыть значительную часть потребности в излучателях, более дешевых, надежных, долговечных с легко заменяемыми частями или легко ремонтируемых. Это существенно удешевит и их эксплуатацию, высвободит средства для расширения новых закупок. The proposed x-ray emitter and a series based on it can cover a significant part of the need for emitters, cheaper, more reliable, more durable with easily replaceable parts or easily repairable. This will significantly reduce the cost of their operation, free up funds for expanding new purchases.
Здесь не рассмотрены возможности экспортных поставок, а приведенные примеры касаются только небольшой части типов рентгеновских аппаратов, комплексов и областей их применения. The possibilities of export deliveries are not considered here, and the given examples concern only a small part of the types of X-ray machines, complexes, and their application areas.
Создание и производство ряда рентгеновских излучателей нового типа существенно повысит долю гражданской продукции среди приборов и устройств СВЧ-техники. The creation and production of a number of new-type X-ray emitters will significantly increase the share of civilian products among microwave devices and devices.
Источники информации
1. Каталог фирмы "Balteau" (Бельгия), 1997 г.Sources of information
1. Catalog of the company "Balteau" (Belgium), 1997
2. Рентгенотехника (справочник), книга 1, М., Машиностроение, 1992 г., с.136, рис. 36а. 2. X-ray engineering (reference book), book 1, M., Engineering, 1992, p.136, Fig. 36a.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001117554A RU2214018C2 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | X-ray radiator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001117554A RU2214018C2 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | X-ray radiator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001117554A RU2001117554A (en) | 2003-06-20 |
RU2214018C2 true RU2214018C2 (en) | 2003-10-10 |
Family
ID=31988221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001117554A RU2214018C2 (en) | 2001-06-22 | 2001-06-22 | X-ray radiator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2214018C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488243C2 (en) * | 2010-08-26 | 2013-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Plasma generator of deceleration radiation |
-
2001
- 2001-06-22 RU RU2001117554A patent/RU2214018C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Рентгенотехника (Справочник). - М.: Машиностроение, 1992, с.136. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488243C2 (en) * | 2010-08-26 | 2013-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов" (РУДН) | Plasma generator of deceleration radiation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3872349A (en) | Apparatus and method for generating radiation | |
US5434420A (en) | Industrial material processing electron linear accelerator | |
US4485332A (en) | Method & apparatus for cooling electrodeless lamps | |
US5240583A (en) | Apparatus to deposit multilayer films | |
US5308461A (en) | Method to deposit multilayer films | |
US6064154A (en) | Magnetron tuning using plasmas | |
US3227923A (en) | Electrodeless vapor discharge lamp with auxiliary radiation triggering means | |
CN1227667A (en) | Method and apparatus for starting difficult to start electrodeless lamp | |
HUT74897A (en) | Microwave source for electrodeless lamps | |
GB1482950A (en) | Apparatus for generating radiation | |
JPS63252491A (en) | Metal ion laser device | |
US3431511A (en) | Optical maser apparatus with pump trigger | |
US4751435A (en) | Dual cathode beam mode fluorescent lamp with capacitive ballast | |
US5335238A (en) | Apparatus and method for guiding an electric discharge with a magnetic field | |
EP0054959A1 (en) | Beam mode fluorescent lamp | |
RU2214018C2 (en) | X-ray radiator | |
US5159241A (en) | Single body relativistic magnetron | |
JP2000040475A (en) | Self-electron emitting ecr ion plasma source | |
JPS6324532A (en) | X-ray source | |
KR101144222B1 (en) | Ion source apparatus and its operating method | |
US9099291B2 (en) | Impedance tuning of an electrode-less plasma lamp | |
US2365855A (en) | X-ray tube | |
CN101542682A (en) | A new electrodeless UV lamp | |
US5345465A (en) | Apparatus and method for guiding an electric discharge | |
US20050117621A1 (en) | Discharge light source with electron beam excitation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190623 |