ГАЗОРАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО - ИСТОЧНИК РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК H01J61/16 H01J61/30 

Описание патента на изобретение RU2393581C1

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для контроля металлических и газовых дефектных включений в полимерной кабельной изоляции с использованием рентгеновского излучения электрического газового барьерного разряда (ЭГБР).

Использование рентгеновского излучения от традиционных вакуумных рентгеновских трубок для контроля дефектов в полимерной кабельной изоляции не позволяет обеспечить необходимую контрастность изображения металлических и газовых включений. Это обусловлено тем, что излучение вакуумных рентгеновских трубок является достаточно коротковолновым (10-100А) и плохо поглощается в тонких слоях материалов малой плотности (полимерные кабельные диэлектрики толщиной не более 4-8 мм и тонкие алюминиевые, медные и воздушные включения толщиной несколько мкм). Коротковолновое рентгеновское излучение вакуумных рентгеновских трубок такие дефекты в полимерной изоляции практически не замечает.

Известен газоразрядный источник излучения /Патент РФ №2310947, H01J 61/16, 2007 г./, содержащий источник питания, колбу с рабочей средой, образованную двумя коаксиально установленными трубками из диэлектрического материала, прозрачного для излучения, а также два электрода, расположенных на внутренней поверхности внутренней трубки и на внешней поверхности внешней трубки. Во внутренней трубке колбы установлен металлический теплообменник, являющийся одновременно высоковольтным электродом. Охлаждение теплообменника обеспечивается принудительной прокачкой охлаждающего газа через внутреннюю полость внутренней трубки

Известны ионные источники рентгеновского излучения с антикатодом /Гинье А. Рентгенография кристаллов. Изд-во физ-мат. литературы, М., 1961, с.66/, использующие газ низкого давления (ниже 0, 01 атм.), очень чувствительные к давлению остаточного газа. Главным недостатком этих источников является необходимость специальной системы регулировки давления. Ионные трубки являются источниками тормозного и характеристического рентгеновского излучения с длиной волны менее 10 нм, которое плохо поглощается полимерами. Главным недостатком рентгеновского излучения этих трубок является его высокая проникающая способность, когда невозможно зарегистрировать металлические и газовые дефекты в тонкой полимерной кабельной изоляции, а также высокая стоимость самих рентгеновских трубок и рентгеновского оборудования.

Известен источник излучения /Патент США №5198717, H01J 65/04; H01J 007/24, 1993 г./. Конструктивно он представляет собой источник питания, герметичную колбу и систему охлаждения. Колба изготовлена из двух коаксиально установленных и спаянных по торцам кварцевых трубок. Пространство между трубками, являющееся колбой, заполнено рабочей средой - газовой. Электроды размещены на внешней поверхности внешней трубки и на внутренней поверхности внутренней трубки. При этом внешний электрод заземлен, а на электрод, находящийся внутри внутренней трубки, подается высокое напряжение. Для охлаждения внутренней трубки используется двойной контур охлаждения. Первый из них образует поток деионизованной воды, охлаждающейся во внешнем теплообменнике. Второй контур образует внешний поток теплоносителя, охлаждающего теплообменник.

Ближайшим аналогом является источник излучения /Патент РФ №2258975, H01J 61/30, 2005 г./, содержащий заполненную газом стаканообразную колбу из диэлектрика с прозрачным на рабочей длине волны выходным окном, источник питания с электродами, колба помещена в металлическом корпусе-экране, на внешней поверхности выходного окна расположен заземленный перфорированный электрод, а высоковольтный электрод расположен на внутренней поверхности дна колбы и соединен с источником питания, расположенным в том же корпусе, по кратчайшему расстоянию, при этом дополнительно в корпусе установлено устройство нагнетания охлаждающего воздуха.

Недостатком известных устройств является то, что они не позволяют обеспечить необходимую контрастность изображения металлических и газовых включений для контроля дефектов в полимерной кабельной изоляции.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, позволяющего обеспечить сравнительно длинноволновый диапазон рентгеновского излучения (20-200 нм). Рентгеновское излучение этого волнового диапазона хорошо поглощается в тонких слоях полимерной кабельной изоляции и по этой причине его выгодно использовать для контроля металлических и газовых дефектов в полимерной кабельной изоляции.

Поставленная задача достигается тем, что в известном источнике излучения, содержащем диэлектрическую трубку с прозрачным на рабочей длине волны выходным окном, заполненную рабочим газом, два электрода - внешний и внутренний высоковольтный электрод, внутренний высоковольтный электрод, выполненный цилиндрическим, расположен вдоль центральной оси, причем соотношение внутреннего диаметра D диэлектрической трубы к диаметру d центрального высоковольтного электрода - 2/1; 2/1,5; 2/1,8.

Общий вид устройства представлен на Фиг.1.

Источник излучения содержит кварцевую или керамическую трубу 1, высоковольтный металлический электрод с конической резьбой 2, трубку для откачки и подачи газа 3, алюминиевое или бериллиевое окно для выхода рентгеновского излучения 4, заземляемый металлический электрод 5.

Вдоль центральной оси диэлектрической трубы располагается первый металлический (медный) высоковольтный электрод 2 с резьбой. Соотношение внутреннего диаметра D диэлектрической трубы к диаметру d центрального высоковольтного электрода - 2:1; 2:1,5; 2:1,8. Шаг и высота резьбы зависят от диаметра внутреннего высоковольтного электрода. Толщина стенки диэлектрической трубы - от 1 до 10 мм в зависимости от диаметра внутреннего высоковольтного электрода. Длина диэлектрической трубы равна 10d. В стенке диэлектрической трубы имеется сквозное отверстие, через которое с помощью металлического патрубка 3 производится откачка источника рентгеновского излучения с помощью вакуумного насоса и напуск в рентгеновский источник рабочего газа (гелий, аргон, азот, воздух и т.д.). На одном из концов трубы располагается выходное окно для рентгеновского излучения 4. Окно изготавливается из алюминия, бериллия или полиэтилена. На внешней поверхности диэлектрической трубы располагается второй - заземляемый металлический электрод 5 цилиндрической формы. На втором конце трубы располагается вакуум-плотный высоковольтный изолированный контакт, к которому подключается высокое переменное напряжение от источника питания.

Устройство работает следующим образом:

На расстоянии 10 мм от выходного окна газоразрядного устройства - источника рентгеновского излучения - располагается специально подобранный образец поливинилхлоридной изоляции силового кабеля АВВГ, содержащий металлическое включение в виде алюминиевой стружки. С противоположной стороны на расстоянии 1 мм от поверхности кабельной изоляции располагается фотокамера для регистрации рентгеновского изображения кабельной изоляции. На высоковольтный электрод подается переменное высоковольтное напряжение (40 кВ, время экспозиции - 10, 15 и 20 мин). После экспозиции рентгеновская пленка проявляется.

На Фиг.2 представлена рентгеновская фотография полимерной кабельной изоляции силового кабеля АВВГ, содержащей алюминиевую стружку (четыре треугольных кусочка, толщиной 15 мкм), полученная с помощью рентгеновского излучения, U=40 кВ, Р=0,3 атм, 1 - время экспозиции - 10 мин, 2 - время экспозиции - 15 мин, 3 - время экспозиции - 20 мин.

Видно, что кусочки алюминиевой стружки, находящейся в толще ПВХ изоляции кабеля, четко различаются на рентгеновской фотографии в виде светлого изображения.

Техническим эффектом предлагаемого нами газоразрядного устройства - источника рентгеновского излучения - для контроля металлических и газовых включений в полимерной кабельной изоляции является простота исполнения, отсутствие антикатода и сравнительно длинноволновый диапазон рентгеновского излучения - 20-200 нм. Рентгеновское излучение этого волнового диапазона хорошо поглощается в тонких слоях полимерной кабельной изоляции и по этой причине его выгодно использовать для контроля металлических и газовых дефектов в полимерной кабельной изоляции.

Похожие патенты RU2393581C1

название год авторы номер документа
РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГАЗОВОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И ГАЗОВЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В ПОЛИМЕРНОЙ КАБЕЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ 2014
  • Новиков Геннадий Кириллович
  • Потапов Василий Васильевич
  • Смирнов Александр Ильич
  • Суслов Константин Витальевич
  • Федчишин Вадим Валентинович
  • Новиков Владимир Викторович
  • Маркова Галина Витольдовна
  • Пушко Ольга Евгеньевна
RU2557013C1
Способ радиационной сшивки полимерной изоляции электрических кабелей и проводов и устройство для его осуществления 2017
  • Пушко Ольга Евгеньевна
  • Новиков Владимир Викторович
  • Федчишин Вадим Валентинович
  • Смирнов Александр Ильич
  • Суслов Константин Витальевич
  • Потапов Василий Васильевич
  • Новиков Геннадий Кириллович
RU2662532C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СШИВАНИЯ КАБЕЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ 2006
  • Новиков Геннадий Кириллович
  • Смирнов Александр Ильич
  • Новикова Любовь Николаевна
  • Маркова Галина Витольдовна
RU2322716C1
СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ В ПОЛИМЕРНОЙ КАБЕЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ 2008
  • Новиков Геннадий Кириллович
  • Смирнов Александр Ильич
  • Маркова Галина Витольдовна
  • Новиков Виктор Геннадьевич
  • Новикова Любовь Николаевна
RU2377588C1
ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2009
  • Соснин Эдуард Анатольевич
  • Тарасенко Виктор Федотович
  • Шитц Дмитрий Владимирович
  • Скакун Виктор Семенович
RU2398310C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУЧКОВ БЫСТРЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, ИОНОВ, АТОМОВ, А ТАКЖЕ УФ И РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ОЗОНА И/ИЛИ ДРУГИХ ХИМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ МОЛЕКУЛ В ПЛОТНЫХ ГАЗАХ 2003
  • Мальцев Анатолий Николаевич
RU2274923C2
ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ 2004
  • Соснин Эдуард Анатольевич
  • Ерофеев Михаил Владимирович
  • Тарасенко Виктор Федотович
  • Скакун Виктор Семенович
  • Шитц Дмитрий Владимирович
  • Ломаев Михаил Иванович
  • Тибаут Мерси
  • Лаурент Меилхак
RU2271590C2
ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2005
  • Лупехин Сергей Матвеевич
RU2284071C1
ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ 2003
  • Соснин Э.А.
  • Ерофеев М.В.
  • Тарасенко В.Ф.
  • Скакун В.С.
  • Шитц Д.В.
  • Ломаев М.И.
RU2258975C1
ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ 2013
  • Соснин Эдуард Анатольевич
  • Тарасенко Виктор Федотович
  • Шитц Дмитрий Владимирович
  • Скакун Виктор Семенович
  • Панарин Виктор Александрович
RU2546144C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 393 581 C1

Реферат патента 2010 года ГАЗОРАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО - ИСТОЧНИК РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, для контроля металлических и газовых дефектных включений в полимерной кабельной изоляции с использованием рентгеновского излучения электрического газового барьерного разряда (ЭГБР). Источник излучения содержит кварцевую или керамическую трубу, высоковольтный металлический электрод с конической резьбой. Соотношение внутреннего диаметра D диэлектрической трубы к диаметру d центрального высоковольтного электрода - 2/1; 2/1,5; 2/1,8. В стенке диэлектрической трубы имеется сквозное отверстие, через которое с помощью металлического патрубка производится откачка источника рентгеновского излучения с помощью вакуумного насоса и напуск в рентгеновский источник рабочего газа (гелий, аргон, азот, воздух и т.д.). На одном из концов трубы располагается выходное окно для рентгеновского излучения. Окно изготавливается из алюминия, бериллия или полиэтилена. На внешней поверхности диэлектрической трубы располагается второй заземляемый металлический электрод цилиндрической формы. На втором конце трубы располагается вакуум-плотный высоковольтный изолированный контакт, к которому подключается высокое переменное напряжение от источника питания. Технический результат - упрощение конструкции, отсутствие антикатода и сравнительно длинноволновый диапазон рентгеновского излучения (20-200 нм). Рентгеновское излучение этого волнового диапазона хорошо поглощается в тонких слоях полимерной кабельной изоляции и по этой причине его выгодно использовать для контроля металлических и газовых дефектов в полимерной кабельной изоляции. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 393 581 C1

Газоразрядное устройство - источник рентгеновского излучения, содержащее диэлектрическую трубку с прозрачным на рабочей длине волны выходным окном, заполненную рабочим газом, два электрода - внешний и внутренний высоковольтный электрод, отличающееся тем, что внутренний электрод, имеющий цилиндрическую форму, расположен вдоль центральной оси, причем соотношение внутреннего диаметра D диэлектрической трубы к диаметру d центрального высоковольтного электрода - 2:1; 2:1,5; 2:1,8.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2393581C1

ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ 2003
  • Соснин Э.А.
  • Ерофеев М.В.
  • Тарасенко В.Ф.
  • Скакун В.С.
  • Шитц Д.В.
  • Ломаев М.И.
RU2258975C1
ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ИСТОЧНИК ИЗЛУЧЕНИЯ 2006
  • Ломаев Михаил Иванович
  • Тарасенко Виктор Федотович
  • Шитц Дмитрий Владимирович
  • Скакун Виктор Семенович
RU2310947C1
US 5198717 A, 30.03.1993
WO 2008113657 A1, 25.09.2008
Лентопротяжный механизм 1975
  • Захаров Юрий Иванович
  • Захаров Виктор Иванович
  • Сергеев Вадим Леонидович
SU517929A1

RU 2 393 581 C1

Авторы

Новиков Геннадий Кириллович

Смирнов Александр Ильич

Маркова Галина Витольдовна

Новиков Виктор Геннадьевич

Новикова Любовь Николаевна

Даты

2010-06-27Публикация

2008-10-28Подача