Рентгеновский генератор

ОП ИСАКИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз СоветскихСоцмавистическмхРеспубликДата опубликования описания 10.06,80( 54) РЕНТГЕНОВСКИ Й ГЕНЕРАТОР Изобретение относится к рентгеновским генераторам.Известны рентгеновские генераторы, содержащие высоковольтный каскадный трансформатор и рентгеновскую трубку, расположенную по его оси. В устройстве высоковольтный каскадный трансформатор изготовлен с использованием замкнутого стального магнитопровода, а пространство между трансформатором и кор- -то пусом генератора заполнено жидким ди-, электриком "11 . Наличие стального магнитопровода и большого объема жидкого диэлектрика определяет большой вес (350 кг) и габариты генератора, что является его недостатками.Наиболее близким к предложенномуявляется рентгеновский генератор на баЭэе резонансного трансформатора. Устройство содержит генератьр переменногопитающего напряжения и излучатель,включающий расположенный в металли 2ческом корпусе резонансный трансформа-. тор с помещенными в диэлектрическую среду повышающей обмоткой и обмоткой возбуждения, связанной с.выходом генератора переменного питающего напряжения и размещенной у низковольтного конца повышающей обмотки, высоковольтный электрод, катод, размещенный на высоковольтном электроде излучателя и электрически связанный с высоковольтным концом повышающей обмотки резонансного трансформатора, торцовое вьтпускное окно, мишень, расположенную между катодом и выпускным окном, и фокусирующую магнитную линзу, размещенную между катодом и мишенью. В устройстве промежуток между повышающей обмоткой резонансного трансформатора и его корпусом заполнен газообразным диэлектриком под давлением в несколько атмосфер. В отличие от ранее описанного данно(устройство не содержит замкнутого стального магнитопровода, позволяет более равномерно распре-.3 730750 герметично связанных с металлическимкорпусом так, что в объеме излучателяобразуются три полости, причем однаиз яих образует ускорительный проме 5жуток, а две другие заполнены жидкимдиэлектриком и в них расположены обмотки резонансных трансформаторов,соединенные высоковольтными концами. повышающих обмоток с соответствующими высоковольтными электродами,В одном варианте выполнения обмотки одного резонансного трансформатораразмещены внутри диэлектрическогоцилиндра, на котором укреплен соединенный с катодом высоковольтный электрод, а обмотки другого - снаружи диэлектрического цилиндра, на которомукреплен соединенный с мишенью высоковольтный электрод.Кроме того, средства фокусировкиэлектронного пучка выполнены в видеустановленной между цилиндрами иэлектрически соединенной с металлическим корпусом фокусирующей диафрагмыи фокусирующей магнитной линзы, расположенной между диафрагмой и обмоткойвозбуждения резонансного трансформатора, соединенного с высоковольтнымэлектродом мишени.Кроме того, повышающая обмоткарезонансного трансформатора, соединенного с высоковольтным электродом катода, выполнена в виде двухэаходной спирали, между высоковольтным концом которой и катодом введено согласующее устройство, например понижающий трансформатор.На чертеже представлена схема устройства.Схема устройства содержит генератор. 1 переменного питающего напряжения,излучатель 2 и источник 3 питания като да, Излучатель 2 заключен в металлический корпус 4 (корпус может быть выполнен разъемным), который одновременно является корпусом основного и дополнительного резонансных трансформаторов. Основной резонансный трайсформа тор содержит повышающую обмотку 5 ирасположенную у ее низковольтного конца обмотку 6 возбуждения. Повьпцающаяобмотка 5 выполнена в вице двухзаходной спирали, низковольтный конец которой подсоединен к корпусу 4. Обе обмотки основного резонансного трансформатора размещены в диэлектрической средевнутри диэлектрического цилиндра 7,который вакуумплотно соединен однимсвоим торцом с корпусом 4, а вторым Поставленная цель достигается тем,; что в рентгеновский генератор, содержа45 щий источник переменного напряжейия й излучатель, включающий металлический корпус с окном для выхода рентгеновского излучения, в котороМ расположены резонансный трансформатор с повышающей обмоткой и обмоткой возбуждения, разме- щенными в полости с диэлектриком, катод,мишень, высоковольтные электроды и средства фокусировки электронного пучка, дополнительно введен Резонансный трансформатор, а высоковольтные электро. ды, соединенные с катодом и мишенью, укреплены на диэлектрических цилиндрах,делить напряжение между секциями повышающей обмотки и имеет лучшие нагрузочные характеристики 2 .Недостатки известного генераторазаключаются в том, что в этой конструкции фбкусирующая магнитная линза расположена на высоковольтном электроде,что приводит к трудностям при ее питании и снижает надежность работы устройства. Такое расположение линзы затрудняет регулирование параметров фо-кусировки, следовательно ограничиваетвозможности изменения размеров фокусного пятна рентгеновской трубки, чтоуменьшает диапазон применения этогоустройства. В этой. конструкции, как и врассмотренной ранее, трудно существенно уменьшить размеры, в частности радиальные, резонансного трансформатораи его массу, так как нельзя существенно уменьшить толщину газовой изоляциимежду повышающей обмоткой и корпусомрезонансного трансформатора, а такжепрочность стенок корпуса. Большие габариты и масса устройства не позволяютиспользовать его в качестве портативного рентгеновского аппарата, что снижаетдиапазон его применения, Повышение на.;пряжения прйводит к увеличению толщиныгазовой изоляции между повышающей обмоткой и корпусом, прй этом увеличиваются радиальные размеры устройства, а надежность его работы уменьшается. Этоявляется принципиальным ограничениемпри использовании таких приборовв качестве источников излучения, напримерпри ф -каротаже в скважинах, а такжепри неразрушающем контроле в трудно доступных местах,Цель изобретения - снижение габари- отов и веса, а также повышение надежности работы генератора.вольтным электродом 14 и металлическим выпускным окном 18. В повышающей обмотке 5 основного резонансноготрансформатора индуцируется переменноенапряжение, противофазное переменномунапряжению, индуцируемому в повышающей обмотке 16 дополнительного резонансного трансформатора. При этом в течение полупериода, когда напряжение навысоковольтном электроде 8 отрицательно, а на высоковольтном электроде 14положительно, электроны, эмиттируемыекатодом 10, усоряются в направлениимишени 17 внутри вакуумного объема,образованного снаружи диэлектрического цилиндра 7 и внутри диэлектрического цилиндра 13. При своем движениипучок электронов эффективно фокусируется с помощью фокусирующей системы,состоящей из фокусирующей диафрагмы11 и магнитной фокусирующей линзы 12.При соударении с мишенью 17 электроныинициируют тормозное у -излучение,которое выводится через выпускное окно18. Для уменьшения потерь передаваемой катоду энергии в спирали между еевысоковольтным концом и катодом установлеяо согласующее устройство, например понижающий трансформатор, что пьзволяет повысить входное сопротивлениекатода. Необходимость повышения входного сопротивления катода связана с тем,что активное сопротивление спирали на рабочих частотах резонатора порядка 1 Мгц может достигать сотен Ом, в то время как активное сопротивление катьда порядка единиц Ом, Питание катода по бифилярной обмотке не оказывает влияния на высокочастотные свойства резонатора, так как противоположные направления токов в ней исключают наводимые поля.Увеличение электрической прочности при определенном ускоряющем напряжении происходит за счет пространственного разделения потенциалов между, высоковольтным электродом 8, диафрагмой 11 и высоковольтным электродом 14, что повышает надежность работы устройства,Такая конструкция позволяет увеличивать ускоряющее напряжение без соответствующего увеличения радиальных размеров излучателя, что расширяет диапазон применения устройства. Размещение фокусирующей магнитной линзы у низковольтного конца повышающей обмотки резонансного трансформатора суцественно облегчает подвод питания к 5 739759 6торцом - с высоковольтным электродом8, который электрически связан с высоковольтным концом повышающей обмотки 5, Внутри высоковольтного электрода 8 расположены согласующее устройство 9 (понижающий трансформатор) и катод 10. Напротив катода 10 по оси устройства установлена фокусирующая диафрагма 11, электрически связанная скорпусом 4. Фокусирующая магнитная 1 Олинза 12 установлена между фокусирующей диафрагмой 11 и дополнительнымрезонансным трансформатором снаружидиэлектрического цилиндра 13, Диэлектрический цилиндр 13 вакуумплотно связан одним своим торцом с корпусом 4,а вторым - с высоковольтным электро-.дом 14. Снаружи диэлектрического цилиндра 13 установлен дополнительныйрезонансный трансформатор, обмотка 15 20возбуждения которого размещена у низковольтного конца повьпцающей обмотки 16.Высоковольтный конец повышающей обмотки 16 подсоединен к высоковольтномуэлектроду 14, а низковольтный конецподсоединен ккорпусу 4. диэлектрический цилиндр 7 и диэлектрический цилиндр13 герметизированы по отношению квакуумплотному объему, образованномув корпусе излучателя снаружи первого З 0и внутри второго диэлектрических цилиндров. На высоковольтном электроде 14со стороны вакуумного обьема установлена мишень 17, напротив которой вторце корпуса установлено выпускноеокно 18. Генератор 1 переменного питающего напряжения имеет два выхода,напряжения на которых изменяются противофазно, Один из этих выходов черезкоаксиальный кабель подсоединен к обмотке 6 возбуждения, а второй - кобмотке 15 возбуждения.Устройство работает следующим образом.При включении генератора переменного питающего напряжения переменноенапряжение одной частоты поступает кобмотке 6 возбуждения и (в противофазе)к обмотке 15 возбуждения, При этом частота переменного питающего напряжения щсоответствует резонансной частоте основного и дополнительного резонансныхтрансформаторов. Резонансные частотыэтих трансформаторов подбираются рав. ными с помощью выбора соответствующей геометрии резонаторов (длины идиаметра металлического корпуса), атакже с помощью подстройки, напримерпутем изменения емкости между высоко7 - 7397 ней, а также позволяет эффективно регулйровать размеры фокусного пятна на мишени, что расширяет диапазон применения ф устройства. Применение двухзаходной спирали и согласующего устройства для питания катода позволяет резко уменьшить потери энергии в спирали, что улучшает надежность работы устройства,Предложенный генератор может найти 1 О применение в качестве источника рентгеновского и-излучения в дефектоскопии, рентгеноскопии, в геофизических исследованиях при ;у -каротаже в скважинах, а также как источник элект-И ронов, если испольэовать соответствующую мишень.формула изобретения 201, Рентгеновский генератор, содержащий источник. переменного напряжения и излучатель, включающий металлический корпус с окном для выхода рентгеновского25 излучения, в котором расположены резо, нансный трансформатор с повышающей обмоткой и обмоткой возбуждения, размещенными в полости с диэлектриком, катод, мишень, высоковольтные электро ды и средства фокусировки электронного йучка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения габаритов и веса, а тавке повышения надежности работы, в генератор дополнительно введен резо-З нансный трансформатор, а высоковольтные электроды, соединенные с катодом и мишенью, укреплены на диэлектрических цилиндрах, герметично соединенных с металлическим корпусом так, что в обье-Ю ме излучателя образуются три полости, одна из которых образует ускорительный промежуток, а две другие заполнены 89 8жидким диэлектриком и в них расположены обмотки резонансных трансформаторов,соединенные высоковольтными концамиповышающих обмоток с соответствующими высоковольтными электродами.2. Рентгеновский генератор по и. 1,от л ичаю.щий с ятем, чтообмотки одного резонансного трансформатораразмещены внутри диэлектрического цилиндра, на котором укреплен соединенныйс катодом высоковольтный электрод, аобмотки другого - снаружи диэлектричес.кого цилиндра, на котором укреплен соединенный с мишенью высоковольтный электрод.3, Рентгеновский генератор по п. 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что средства фокусировки электронного пучка выполнены в виде установленной междуцилиндрами и электрически соединеннойс металлическим корпусом фокусирующейдиафрагмы и фокусирующей магнитнойлинзы, расположенной между диафрагмойи обмоткой возбуждения резонансноготрансформатора, соединенного с высоковольтным электродом мишени.4. Рентгеновский генератор по пп. 1-3,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что повышающая обмотка резонансного трансформатора, соединенного с высоковольтнымэлектродом катода, выполнена в видедвухзаходной спирали, между высоковольтным концом "которой и катодом введеносогласующее устройство.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шмелев В, К. Рентгеновскиеаппараты М., "Энергия", 1973, с. 414417.2, Альбертинский Б. И. и др, Передвижная рентгеновская установка на базе резонансного трансформатора. "Дефектоскопия", 1971,5 (прототип).73078 й 885 одписное 4 д аз 44йф ЦНИИПИ Заказ 3058 ЛО илиал ППП "Патен