РЕНТГЕНОВСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2006 года по МПК H01J35/02 

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским излучателям, выполненным на основе линейных высокочастотных ускорителей электронов, и может быть использовано в высокоэнергетичных промышленных рентгеновских аппаратах, а также в просмотровых таможенных комплексах.

Известен высокочастотный ускоритель электронов, содержащий вакуумированный четвертьволновый коаксиальный резонатор с внешним и внутренним проводниками и высокочастотным (ВЧ) емкостным зазором между ними, электронную пушку, эмитирующая поверхность катода которой обращена в сторону ВЧ емкостного зазора, размещенный в анодном баке вне вакуумной полости резонатора источник высокочастотной мощности в виде генераторной лампы, а также расположенный внутри резонатора на удаленном от электронной пушки конце внутреннего проводника элемент связи генераторной лампы с резонатором [1]. Ускоритель предназначен для использования в качестве рентгеновского излучателя, поэтому он снабжен мишенью, установленной на свободном торце внутреннего проводника резонатора напротив катода электронной пушки. Внутренний проводник резонатора вакуум-плотно соединен с его внешним проводником с помощью высоковольтного изолятора. Анод лампы непосредственно соединен с внутренним проводником резонатора. В конструкции ускорителя применена емкостная связь анода лампы с резонатором, что предотвращает возможность паразитного самовозбуждения генераторной лампы на частоте контура связи, образованного распределенными параметрами анода лампы и анодным баком. Таким образом, значительно повышается устойчивость работы генераторной лампы на рабочей частоте, определяемой высокодобротным коаксиальным резонатором, и повышается надежность работы ускорителя. Конструкция имеет высокую электрическую прочность, небольшие поперечные габариты и вес. Она может быть выполнена в виде отпаянного малогабаритного переносного устройства и использована в качестве портативного рентгеновского аппарата. Однако выполнение конструкции на основе четвертьволнового резонатора позволяет получать в основном низкоэнергетичные электронные потоки, что ограничивает области применения таких рентгеновских излучателей. В данной конструкции катод электронной пушки создает электронный поток, направленный внутрь резонатора, а расположенная напротив катода мишень установлена внутри резонатора на свободном торце его внутреннего проводника, что конструктивно осложняет теплоотвод от мишени с помощью системы жидкостного охлаждения.

Прототипом изобретения является рентгеновский излучатель [2]. Рентгеновский излучатель содержит вакуумированный четвертьволновый коаксиальный резонатор, в полости которого со стороны свободного торца внутреннего проводника размещен инжектор электронов (электронная пушка), катод которого обращен в сторону мишени, которая установлена в торце пролетной трубы, снаружи соосно подсоединенной к резонатору через отверстие в одной из торцевых стенок резонатора. Через отверстие в другой торцевой стенке резонатора у основания внутреннего проводника к резонатору подключен генератор высокочастотной мощности, например магнетрон.

В такой конструкции электронный поток направлен наружу резонатора, так как инжектор расположен в полости внутреннего проводника резонатора, а мишень размещена со стороны торца резонатора, что позволяет упростить подводку к ней жидкостного охлаждения и обеспечить более эффективный (по сравнению с предыдущей конструкцией рентгеновского излучателя) теплоотвод от мишени. Наличие в конструкции магнитной системы, расположенной коаксиально пролетной трубе с мишенью, позволяет дополнительно регулировать величину фокуса рентгеновского излучения на мишени.

Рентгеновский излучатель выполнен на основе четвертьволнового резонатора и обеспечивает получение в основном низкоэнергетичных (до 400 кэВ) электронных потоков с КПД на уровне 25%. В нем используется генератор (магнетрон) средней мощности. Для увеличения выходной мощности рентгеновского излучателя можно использовать в нем многокаскадное подключение резонаторов. Однако для данной конструкции излучателя это приведет к значительному увеличению продольных габаритов излучателя и усложнит регулировку фокуса рентгеновского излучения на мишени. Такой рентгеновский излучатель может найти применение, прежде всего, в медицине, где допустимы уровни рентгеновского излучения порядка 90-110 кэВ, а также в маломощных просмотровых комплексах в аэропортах (для просмотра ручной клади и малогабаритных грузов) и просмотровых комплексах для офисов (для проверки почтовых пакетов на отсутствие взрывчатых веществ). Для промышленных рентгеновских аппаратов и мощных просмотровых таможенных комплексов необходимы рентгеновские излучатели с энергией от 400-500 кэВ до 1,5-2,5 МэВ.

В данной конструкции рентгеновского излучателя используется индуктивный тип связи между двумя резонаторными системами, образованными резонаторной системой ВЧ генератора (магнетрона) и четвертьволновым резонатором излучателя. В ходе испытаний и эксплуатации излучателя всегда имеют место различные тепловые нагрузки, которые неизбежно приводят к рассогласованию резонаторных систем излучателя. Поэтому для повышения эффективности работы такого излучателя (особенно при более высоких уровнях энергии) требуются тщательная подстройка, применение термостабилизации или дополнительных систем охлаждения. Кроме того, при увеличении выходной энергии излучателя наличие двухконтурной системы может привести к неустойчивой работе на рабочей частоте резонатора, что снижает надежность и стабильность работы излучателя.

Задачей изобретения является создание компактной высокоэнергетичной с высоким КПД и повышенной устойчивостью к пробоям конструкции рентгеновского излучателя, обладающей увеличенной надежностью и долговечностью, пригодной для промышленного производства и эксплуатации.

Предлагаемый рентгеновский излучатель обеспечивает формирование высокоэнергетичного (свыше 400 кэВ) потока электронов с КПД не менее 30% на рабочей частоте ˜300 МГц. Излучатель обладает повышенной электрической прочностью, надежностью и долговечностью, позволяет создать технологичную отпаянную конструкцию, пригодную для изготовления на ее основе как стационарных, так и мобильных (переносных или перевозимых на транспорте) высокоэнергетичных промышленных аппаратов и таможенных комплексов для просмотра крупногабаритных грузов, большегрузных автомобилей, морских контейнеров и т.д.

Предлагается рентгеновский излучатель, содержащий вакуумированный коаксиальный резонатор, генератор высокочастотной мощности, элемент связи генератора с резонатором и мишень, резонатор содержит первый полый внутренний проводник, в котором со стороны его свободного торца размещен инжектор электронов, катод которого обращен в сторону мишени, в качестве коаксиального резонатора использован полуволновой резонатор, содержащий второй полый внутренний проводник, расположенный соосно первому внутреннему проводнику и отделенный от него высокочастотным зазором, основание второго внутреннего проводника соединено с первой торцевой стенкой резонатора, мишень размещена в полости второго внутреннего проводника или в вакуумированной полости пролетной трубы, расположенной снаружи резонатора соосно второму внутреннему проводнику, генератор высокочастотной мощности выполнен в виде высокочастотного тетрода, содержащего тетродную пушку и коаксиально окружающий ее радиальный анод, размещенные в полости резонатора между первым внутренним проводником и второй торцевой стенкой резонатора соосно резонатору, первый внутренний проводник соединен с радиальным анодом и жестко скреплен с внешним проводником резонатора с помощью размещенного между ними опорного диэлектрического изолятора, элемент связи выполнен в виде закрепленной на радиальном аноде полой проводящей торообразной насадки, коаксиально окружающей анод.

В предлагаемом рентгеновском излучателе опорный изолятор может быть выполнен в виде расположенного соосно с резонатором полого усеченного конуса, большее основание которого обращено в сторону тетродной пушки.

В предлагаемом рентгеновском излучателе с внешней стороны радиального анода могут быть размещены рубашки охлаждения высокочастотного тетрода.

В предлагаемом рентгеновском излучателе второй внутренний проводник может быть выполнен в виде полого усеченного конуса, меньшее основание которого обращено в сторону первого внутреннего проводника.

В предлагаемом рентгеновском излучателе мишень может быть закреплена в обойме, вакуум-плотно соединенной со вторым внутренним проводником.

В предлагаемом рентгеновском излучателе мишень может быть закреплена в обойме, вакуум-плотно соединенной с пролетной трубой.

В предлагаемом рентгеновском излучателе между полуволновым коаксиальным резонатором и размещенной снаружи резонатора пролетной трубой с мишенью может быть соосно размещен, по крайней мере, один дополнительный полуволновой коаксиальный резонатор, который содержит соосно расположенные первый и второй полые внутренние проводники, отделенные друг от друга высокочастотным зазором, в общей торцевой стенке каждой пары смежных резонаторов выполнен элемент связи резонаторов, при этом рентгеновский излучатель снабжен системой магнитной реверсивной фокусировки, размещенной с внешней стороны резонаторов.

В предлагаемом рентгеновском излучателе элемент связи резонаторов может быть выполнен в виде двойной петли.

Использование в предлагаемом рентгеновском излучателе полуволнового коаксиального резонатора позволяет вдвое увеличить энергию ускоренных электронов, а следовательно, и энергию рентгеновского излучения, по сравнению с конструкцией на основе четвертьволнового резонатора, что позволяет применять такой рентгеновский излучатель в мощных промышленных рентгеновских аппаратах и просмотровых таможенных комплексах.

В предлагаемой конструкции тетродная пушка и радиальный анод генератора высокочастотной мощности установлены непосредственно в вакуумированной полости резонатора. Резонатор имеет высокую (до 5·10³) добротность и повышенную устойчивость к электрическим пробоям.

В предлагаемой конструкции генератор высокочастотной мощности и полуволновой резонатор образуют единую резонаторную систему. В ней использован емкостной тип связи. Элемент связи (торообразная насадка) электрически соединен с анодом генератора и первым внутренним проводником резонатора. Необходимая величина емкости связи набирается в основном в емкостном зазоре между элементом связи и близлежащими стенками резонатора, образующими в совокупности протяженный конденсатор. Выполнение элемента связи в виде полой торообразной насадки, окружающей радиальный анод, позволяет получить достаточную длину суммарного емкостного зазора между соединенной с анодом насадкой и стенками резонатора, образованными внешним проводником и торцом резонатора, что обеспечивает необходимую величину емкости связи генератора с резонатором и, следовательно, высокий КПД. Такая конструкция позволяет получить заданную ширину ВЧ зазоров между внутренними и внешними проводящими элементами резонатора для обеспечения необходимой электрической прочности.

Использованный в качестве генератора ВЧ тетрод имеет управляющую сетку и дополнительную (экранную) сетку, которая защищает катод от пробоев, что увеличивает его долговечность. Радиальная конструкция ВЧ тетрода позволяет иметь увеличенную площадь катода, следовательно, с него можно снимать увеличенный ток и обеспечить более высокую мощность генератора и излучателя в целом. Соосное размещение тетродной пушки, радиального анода и резонатора также увеличивает емкостную связь генератора с резонатором, что повышает эффективность передачи высокочастотной энергии от генератора к резонатору и КПД излучателя.

Размещенный в полости резонатора опорный диэлектрический изолятор выполняет одновременно несколько функций:

- обеспечивает подачу на анод потенциала, отличного от потенциала внешнего проводника резонатора,

- является элементом крепления первого внутреннего проводника резонатора с размещенным в его полости инжектором электронов и анода с насадкой к внешнему проводнику резонатора,

- является элементом емкостной связи генератора с резонатором,

- является окном связи между основной полостью резонатора, включающей первый и второй внутренние проводники резонатора, и дополнительной полостью резонатора, включающей генератор с элементом связи.

Основная и дополнительная полости резонатора образуют единый вакуумный объем и соединены друг с другом через сквозные отверстия в элементах, соединяющих диэлектрический изолятор с проводниками резонатора. Требуемая величина вакуума в едином вакуумном объеме резонатора может поддерживаться, например, с помощью миниатюрного встроенного насоса, подсоединенного к той или иной полости резонатора. При этом генератор возбуждает весь объем резонатора.

Конусная форма диэлектрического изолятора увеличивает его механическую жесткость и позволяет, во-первых, удалить внутренние проводники резонатора от внешнего проводника на достаточное расстояние, обеспечивающее требуемую электрическую прочность, во-вторых, предотвратить возможность возникновения скользящего электрического разряда по поверхности изолятора, что характерно для изоляторов, выполненных, например, в виде шайбы или цилиндра.

Радиальный анод ВЧ тетрода соединен с первым внутренним проводником резонатора, что позволяет получить высокую теплопроводность этого узла, на котором происходит выделение тепла и обеспечить эффективное охлаждение его с помощью жидкости, подаваемой в рубашки охлаждения ВЧ тетрода, которые размещены с внешней стороны радиального анода. Это дает возможность использовать в излучателе более мощный ВЧ тетрод.

Выполнение второго внутреннего проводника в виде полого усеченного конуса предотвращает (особенно в многорезонаторной конструкции излучателя) оседание на его поверхности электронного потока, расходящегося под действием пространственного заряда, в результате чего не требуется применение дополнительной магнитной фокусировки электронного потока.

Генератор высокочастотной мощности (ВЧ тетрод) охвачен цепью обратной связи и представляет собой автогенератор. При этом полуволновой коаксиальный резонатор является одновременно анодным резонатором ВЧ тетрода и ускоряющим резонатором излучателя.

Введение в конструкцию рентгеновского излучателя дополнительных полуволновых коаксиальных резонаторов позволяет последовательно наращивать энергию ускоренных электронов и получать в выходном резонаторе излучателя высокоэнергетичные электронные потоки, а на выходе из него - высокоэнергетичное рентгеновское излучение. При этом для наращивания энергии рентгеновского излучения в 2-5 раз необходимо введение в конструкцию 1-2 дополнительных резонаторов.

Элемент связи, выполненный в виде двойной петли, обеспечивает конструктивно простую индуктивную связь между смежными резонаторами. Фокусировка электронного потока обеспечивается системой магнитной реверсивной фокусировки.

При размещении мишени в полости пролетной трубы для получения на выходе излучателя большей площади фокуса рентгеновского излучения пролетную трубу выполняют в виде раструба для расширения электронного потока. Для регулирования величины площади фокуса рентгеновского излучения с внешней стороны пролетной трубы размещают магнитную систему.

Размещение мишени на выходе резонатора (в полости второго внутреннего проводника или в полости пролетной трубы) позволяет осуществить простую подводку охлаждения к мишени.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена конструкция однорезонаторного рентгеновского излучателя.

На фиг.2 изображен вариант выполнения мишени для панорамного ортогонального рентгеновского излучения.

На фиг.3 изображен вариант выполнения мишени для направленного рентгеновского излучения.

На фиг.4 изображена конструкция трехрезонаторного рентгеновского излучателя.

На фиг.5 изображен вариант выполнения мишени для рентгеновского излучения, проходящего через мишень.

Рентгеновский излучатель, показанный на фиг.1, содержит следующие элементы:

1 - полуволновой коаксиальный резонатор,

2 - ускоряющий высокочастотный зазор,

3 - внешний проводник коаксиального резонатора,

4 - первый внутренний проводник коаксиального резонатора,

5 - второй внутренний проводник коаксиального резонатора,

6, 7 - торцевые стенки коаксиального резонатора,

8 - мишень,

9 - обойма мишени,

10 - катод инжектора электронов,

11 - сетка инжектора электронов,

12 - изолятор катода инжектора электронов,

13 - изолятор сетки инжектора электронов,

14 - катодная ножка ВЧ тетрода,

15 - подогреватель катода ВЧ тетрода,

16 - катод ВЧ тетрода,

17 - управляющая сетка ВЧ тетрода,

18 - экранная сетка ВЧ тетрода,

19 - радиальный анод ВЧ тетрода,

20 - изолятор вывода анода ВЧ тетрода,

21 - торообразная насадка,

22 - отверстия в горообразной насадке,

23 - рубашки охлаждения ВЧ тетрода,

24 - трубки для ввода/вывода охлаждающей жидкости,

25 - опорный диэлектрический изолятор,

26 - отверстия для соединения вакуумных полостей резонатора,

27 - диафрагма,

28 - торцевая крышка,

29 - штуцера ввода и вывода охлаждающей жидкости системы охлаждения мишени.

Катодная ножка 14 ВЧ тетрода встроена в торцевую стенку 7 резонатора 1. На размещенной в вакуумной полости резонатора части катодной ножки закреплены электрически изолированные друг от друга с помощью диэлектрических изоляторов концентрично установленные подогреватель 15, катод 16, управляющая 17 и экранная 18 сетки ВЧ тетрода. При этом экранная сетка 18 электрически соединена с торцевой стенкой 7. В качестве катода инжектора может быть использован автокатод. Выступающая за пределы резонатора в атмосферу часть катодной ножки снабжена концентрично расположенными выводами подогревателя, катода и сеток ВЧ тетрода, что удобно для подсоединения к ним коаксиальных разъемов внешних устройств, в том числе разъемов источников питания и цепи обратной связи.

Система охлаждения анода тетрода включает рубашки охлаждения 23 и трубки для ввода/вывода охлаждающей жидкости 24, которые используют одновременно и как вывод анода. При этом горообразная насадка 21 охватывает рубашки охлаждения. Для выравнивания давления внутри и снаружи насадки в ней выполнены сквозные отверстия 22.

Катодная ножка 14 ВЧ тетрода и второй внутренний проводник 5 вакуум-плотно закреплены (например, путем сварки или пайки) в торцевых стенках 7 и 6 соответственно. Первый внутренний проводник 4 резонатора 1, размещенный в полости проводника 4 инжектор электронов, радиальный анод 19 с торообразной насадкой 21 жестко скреплены друг с другом и образуют единый узел, который с помощью опорного диэлектрического изолятора 25 жестко закреплен во внешнем проводнике 3 резонатора 1. Конструкция излучателя обеспечивает высокую механическую прочность и виброустойчивость.

Мишень 8, выполненная в виде диска из вольфрама или молибдена, размещена в полости второго внутреннего проводника 5. Для обеспечения теплоотвода мишень вплавлена или впаяна в медную обойму 9, которая вакуум-плотно соединена (например, путем пайки) с вторым внутренним проводником 5. К торцу второго внутреннего проводника со стороны его основания герметично подсоединена (например, путем пайки) крышка 28 с штуцерами 29 ввода и вывода охлаждающей жидкости системы охлаждения мишени. Использование в конструкции раздельных систем охлаждения мишени и ВЧ тетрода позволяет значительно повысить выходную импульсную и среднюю энергию излучателя.

В полости второго внутреннего проводника 5 вблизи его свободного торца может быть размещена металлическая диафрагма 27, предназначенная для улучшения фокусировки электронного пучка на мишени. Кроме того, диафрагма 27 может быть использована для поглощения рассеянного от мишени 8 рентгеновского излучения.

Мишень 8, показанная на фиг.1, обеспечивает панорамное рентгеновское излучение, близкое к ортогональному относительно оси излучателя. Возможны другие варианты выполнения мишени 8, например, изображенные на фиг.2 и фиг.3.

У мишени 8, показанной на фиг.2, обращенная к инжектору электронов поверхность выполнена в виде конуса. Такая мишень обеспечивает панорамное ортогональное относительно оси излучателя рентгеновское излучение.

Мишень 8, показанная на фиг.3, выполнена в виде диска, обращенная к инжектору электронов поверхность которого расположена под углом к оси излучателя. Такая мишень обеспечивает направленное рентгеновское излучение.

Рентгеновский излучатель, показанный на фиг.4, дополнительно содержит следующие элементы:

30, 31 - первый и второй дополнительные полуволновые коаксиальные резонаторы,

32, 33 - первый и второй внутренние проводники первого дополнительного 9 коаксиального резонатора,

34, 35 - первый и второй внутренние проводники второго дополнительного коаксиального резонатора,

36 - двойная петля индуктивной связи,

37 - пролетная труба в виде проводящего раструба,

38 - магниты системы магнитной реверсивной фокусировки,

39 - магнитная система для регулирования площади фокуса рентгеновского излучателя,

40 - крышка.

Мишень 8, выполненная в виде диска из вольфрама или молибдена, размещена в полости пролетной трубы 37, основание которой вакуум-плотно соединено с торцевой стенкой резонатора 31. Для обеспечения теплоотвода мишень 8 вплавлена или впаяна в медную обойму 9, которая вакуум-плотно соединена (например, путем пайки) с пролетной трубой 37. Обойма 9 отделяет обращенную в сторону резонатора 31 вакуумированную часть пролетной трубы 37 от расположенной за обоймой невакуумированной части пролетной трубы. При этом обращенная в сторону резонатора 31 часть пролетной трубы 37 и резонаторы 31, 30, 1 образуют единый вакуумный объем. К свободному торцу пролетной трубы 37 (в невакуумированной ее части) герметично подсоединена (например, путем пайки) крышка 40 со штуцерами 29 ввода и вывода охлаждающей жидкости системы охлаждения мишени.

Мишень 8, показанная на фиг.4, обеспечивает панорамное рентгеновское излучение, близкое к ортогональному относительно оси излучателя.

В другом варианте выполнения, как показано на фиг.5, мишень 8 дополнительно снабжена трубкой 41, установленной соосно с пролетной трубой 37 с внешней стороны обоймы 9 и соединенной герметично с обоймой 9 и крышкой 40. Такая мишень обеспечивает рентгеновское излучение на "прострел", то есть проходящее вдоль оси излучателя через мишень 8.

Рентгеновский излучатель, изображенный на фиг.1, работает следующим образом.

На подогреватель 15 катода 16 ВЧ тетрода подают ток накала катода, на управляющую сетку 17 и анод 19 подают соответствующие сеточное и анодное напряжения. Катод 16 ВЧ тетрода эмитирует электроны, которые проходят через управляющую сетку 17, затем проходят через соединенную с торцевой стенкой 7 экранную сетку 18 и попадают на радиальный анод 19. При этом возбуждается автогенератор и на ускоряющем ВЧ зазоре 2, образованном торцами внутренних проводников 4, 5 резонатора, возникает напряжение высокочастотных колебаний. Включают инжектор электронов. С катода 10 инжектора электронов выходит электронный поток, проходит через сетку 11 и ускоряется в ВЧ зазоре 2 резонатора 1. Далее ускоренный электронный поток входит в полость второго внутреннего проводника 5 резонатора 1 и бомбардирует мишень 8, где происходит преобразование электронного потока в рентгеновское излучение.

Рентгеновский излучатель, изображенный на фиг.4, работает следующим образом.

Так же как в рентгеновском излучателе, показанном на фиг.1, полуволновой коаксиальный резонатор 1 возбуждают встроенным ВЧ тетродом. Электронный поток, эмитируемый инжектором электронов, ускоряется в ВЧ зазоре 2. Затем он проходит через соединенные вместе второй внутренний проводник 5 резонатора 1 и первый внутренний проводник 32 первого дополнительного резонатора 30, проходит через ВЧ зазор резонатора 30 и дополнительно ускоряется в нем. Ускоренный электронный поток проходит через соединенные вместе второй внутренний проводник 33 резонатора 30 и первый внутренний проводник 34 второго дополнительного резонатора 31, проходит через ВЧ зазор резонатора 31 и ускоряется в нем. Далее электронный поток проходит через полость второго внутреннего проводника 35 резонатора 31, входит в проводящий раструб пролетной трубы 37 и бомбардирует мишень 8, где преобразуется в рентгеновское излучение.

Предлагаемая конструкция высокоэнергетичного рентгеновского излучателя позволяет значительно повысить КПД, обеспечить стабильность режима ускорения электронов и устойчивость к пробоям, а также повысить надежность и долговечность. Конструкция технологична в изготовлении и эксплуатации.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1186063, МКИ: Н 05 Н 9/00, публ. 30.03.1984.

2. Патент РФ №2214018, МКИ: H 01 J 35/02, публ. 10.10.2003.

Изобретение относится к рентгенотехнике, в частности к рентгеновским излучателям, и может быть использовано в высокоэнергетичных промышленных рентгеновских аппаратах, а также в просмотровых таможенных комплексах. Рентгеновский излучатель содержит размещенные соосно вакуумированный полуволновой коаксиальный резонатор, тетродную пушку с радиальным анодом, элемент связи генератора с резонатором в виде торообразной насадки и мишень. Первый и второй полые внутренние проводники резонатора распложены соосно и отделены друг от друга ВЧ зазором. В первом внутреннем проводнике со стороны его свободного торца размещен инжектор электронов, катод которого обращен в сторону мишени. Основание второго внутреннего проводника соединено с первой торцевой стенкой резонатора. Тетродная пушка и радиальный анод размещены между первым внутренним проводником и второй торцевой стенкой резонатора. Первый внутренний проводник соединен с радиальным анодом и жестко скреплен с внешним проводником резонатора с помощью размещенного между ними опорного диэлектрического изолятора. Мишень размещена в полости второго внутреннего проводника или в вакуумированной полости пролетной трубы, расположенной снаружи резонатора соосно второму внутреннему проводнику. Технический результат - формирование высокоэнергетичного (свыше 400 кэВ) потока электронов с КПД не менее 30% на рабочей частоте ˜300 МГц, повышение электрической прочности, надежности и долговечности. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Рентгеновский излучатель, содержащий вакуумированный коаксиальный резонатор, генератор высокочастотной мощности, элемент связи генератора с резонатором и мишень, резонатор содержит первый полый внутренний проводник, в котором со стороны его свободного торца размещен инжектор электронов, катод которого обращен в сторону мишени, отличающийся тем, что в качестве коаксиального резонатора использован полуволновый резонатор, содержащий второй полый внутренний проводник, расположенный соосно первому внутреннему проводнику и отделенный от него высокочастотным зазором, основание второго внутреннего проводника соединено с первой торцевой стенкой резонатора, мишень размещена в полости второго внутреннего проводника или в вакуумированной полости пролетной трубы, расположенной снаружи резонатора соосно второму внутреннему проводнику, генератор высокочастотной мощности выполнен в виде высокочастотного тетрода, содержащего тетродную пушку и коаксиально окружающий ее радиальный анод, размещенные в полости резонатора между первым внутренним проводником и второй торцевой стенкой резонатора соосно резонатору, первый внутренний проводник соединен с радиальным анодом и жестко скреплен с внешним проводником резонатора с помощью размещенного между ними опорного диэлектрического изолятора, элемент связи генератора с резонатором выполнен в виде закрепленной на радиальном аноде полой проводящей торообразной насадки, коаксиально окружающей радиальный анод.2. Рентгеновский излучатель по п.1, отличающийся тем, что опорный изолятор выполнен в виде расположенного соосно с резонатором полого усеченного конуса, большее основание которого обращено в сторону тетродной пушки.3. Рентгеновский излучатель по п.1, отличающийся тем, что с внешней стороны радиального анода размещены рубашки охлаждения высокочастотного тетрода.4. Рентгеновский излучатель по п.1, отличающийся тем, что второй внутренний проводник выполнен в виде полого усеченного конуса, меньшее основание которого обращено в сторону первого внутреннего проводника.5. Рентгеновский излучатель по п.1, отличающийся тем, что мишень закреплена в обойме, вакуумно-плотно соединенной со вторым внутренним проводником.6. Рентгеновский излучатель по п.1, отличающийся тем, что мишень закреплена в обойме, вакуумно-плотно соединенной с пролетной трубой.7. Рентгеновский излучатель по п.1 или 6, отличающийся тем, что между полуволновым коаксиальным резонатором и размещенной снаружи резонатора пролетной трубой с мишенью соосно размещен, по крайней мере, один дополнительный полуволновый коаксиальный резонатор, который содержит соосно расположенные первый и второй полые внутренние проводники, отделенные друг от друга высокочастотным зазором, в общей торцевой стенке каждой пары смежных резонаторов выполнен элемент связи резонаторов, при этом рентгеновский излучатель снабжен системой магнитной реверсивной фокусировки, размещенной с внешней стороны резонаторов.8. Рентгеновский излучатель по п.5, отличающийся тем, что элемент связи резонаторов выполнен в виде двойной петли.