РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА ДЛЯ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА Российский патент 1994 года по МПК H01J35/08 

Изобретение относится к области технической физики, в частности к конструкции рентгеновских трубок для рентгеноструктурного анализа материалов.

Известны рентгеновские трубки для структурного анализа [1], включающие вакуумный стекляннометаллический корпус с одним или несколькими окнами для выхода излучения, возбуждаемого на аноде, выполненными из рентгенопрозрачного материала, внутри корпуса смонтирован катодный узел, включающий средства фокусирования электронного пучка, и анод с мишенью или зеркалом, обращенным к катодному узлу, при этом анод снабжен снаружи системой охлаждения.

Недостатком трубок такого типа является малая долговечность либо пониженная мощность излучения.

Наиболее близка к изобретению рентгеновская трубка [2], содержащая вакуумный металлостеклянный корпус, катодный узел и анод, снабженный мишенью, выполненной из ориентированного монокристалла, при этом в корпусе трубки выполнены рентгенопрозрачные окна для выхода излучения, а корпус снабжен системой охлаждения анода.

Недостатком этой трубки является пониженная интенсивность характеристического излучения выпускаемого из окон трубки в направлении исследуемого объекта.

Цель изобретения состоит в повышении интенсивности излучения.

Для этого в рентгеновской трубке для структурного анализа, содержащей вакуумный корпус с окнами из рентгенопрозрачного материала, размещенные внутри него катодный узел и анод, зеркало которого выполнено из монокристалла, и охладитель анода, монокристалл зеркала анода ориентирован в брэгговском положении для отражения излучения с длиной волны характеристического излучения, возбуждаемого в фокусном пятне, в направлении окон трубки. Рентгеновская трубка имеет анод, зеркало которого выполнено из монокристалла высокотеплопроводящего материала, и его рабочая сторона, обращенная внутрь вакуумного объема корпуса, снабжена слоем покрытия из материла характеристического излучения трубки. Рентгеновская трубка имеет монокристаллический анод, выполненный из пирографита, ориентированного кристаллографической плоскостью (0001) в брегговском положении к направлению излучения характеристической длины волны, возбуждаемого в материале покрытия, нанесенного на поверхность пирографита.

На фиг. 1 показана рентгеновская трубка для структурного анализа с анодом, выполненным из ориентированного монокристалла; на фиг. 2 - зеркало анода из монокристалла пирографита или другого высокотеплопроводного материала с покрытием из материала, в котором возбуждается излучение характеристической длины волны.

Рентгеновская трубка для структурного анализа содержит металлостеклянный корпус 1, представляющий собой герметичный вакуумный балон с окнами 2 из рентгенопрозрачного материала, внутри которого заключены катодный узел 3 с системой фокусирования электронного пучка 4 и анод 5, выполненный из монокристалла мишени анода или из монокристалла высокотеплопроводного материала, например из меди, с покрытием из материала, характеристическое излучение которого возбуждается в данной трубке и выпускается через ее окна от слоя 6 покрытия в направлении контролируемого или исследуемого объекта в виде расходящегося пучка 7. Снаружи корпуса 1 под анодом 5 выполнена полость 8, закрытая охладителем 9, в которую через штуцеры 10, 11 подводится и отводится охлаждающая жидкость. Анод 5 служит перегородкой между полостью 8 и вакуумным объемом и будучи выполнен из монокристаллического материала имеет преимущество перед анодом из поликристаллического материала в большей стойкости первого к эрозии под действием электронного пучка и более высокой интенсивности излучения вследствие наложения на выпускаемое из окон трубки пучков излучения, дифрагированного от монокристалла, из которого выполнено зеркало анода. В качестве высокотеплопроводного материала с высокой отражательной способностью может использоваться пластинка 12 пирографита, устанавливаемая в углубление в аноде.

Трубка работает следующим образом. При подключении трубки к источнику питания электронный пучок 4, взаимодействуя со слоем 6 покрытия на аноде 5, возбуждает тормозное и характеристическое излучение, которое распространяется во всех направлениях, в том числе и в сторону зеркала анода 5. Поскольку монокристалл, из которого выполнен анод 5, ориентирован таким образом, что одна из его отражающих плоскостей 13 составляет брегговский угол с направлением 14 на центр окна 2 трубки, возбуждаемое в трубке излучение отражается от указанной плоскости и выходит в том же направлении, что и возбуждаемое излучение и благодаря этому увеличивается интенсивность полезного для структурного анализа излучения с длиной волны характеристического излучения. В качестве примера реализации были изготовлены рентгеновские трубки с анодом из монокристалла меди, поверхность которого составляла 18^о с кристаллографической плоскостью (III). В этом случае в направлении под углом 5-6^о к плоскости анода распространялось не только излучение, возбуждаемое в трубке в результате взаимодействия электронного пучка 4 с анодом, но и дифрагированное излучение от монокристалла меди с длиной волны меди.

Использование: в области гентгенотехники. Сущность изобретения: трубка содержит корпус 1 с окнами 2 из рентгенопрозрачного материала, катодный узел 3 и анод 5 с зеркалом из монокристалла и охладителем 9, монокристалл ориентирован в брэгговском положении для отражения характеристического излучения фокусного пятна в направлении окон трубки, монокристалл выполнен из теплопроводного материала и его рабочая сторона снабжена слоем покрытия из материала характеристического излучения трубки. Монокристалл можкт быть выполнен из пиролитического графита, ориентированного кристаллографической плоскостью (0001) в брэгговском положении к направлению излучения, возбуждаемого в материале покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА ДЛЯ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА, содержащая вакуумный корпус с окнами из рентгенопрозрачного матерала, размещенные внутри него катодный узел и анод, зеркало которого выполнено из монокристалла, и охладитель анода, отличающаяся тем, что, с целью повышения интенсивности излучения, монокристалл зеркала анода ориентирован в брэгговском положении для отражения характеристического излучения, возбуждаемого в фокусном пятне в направлении окон трубки. 2. Рентгеновская трубка по п.1, отличающаяся тем, что зеркало анода выполнено из монокристалла высокотеплопроводного материала и его рабочая сторона, обращенная внутрь вакуумного объема корпуса, снабжена слоем покрытия из материала характеристического излучения трубки. 3. Рентгеновская трубка по п.1, отличающаяся тем, что монокристалл зеркала анода выполнен из пиролитического графита, ориентированного кристаллографической плоскостью (0001) в брэгговском положении к направлению излучения, возбуждаемого в материале покрытия.