Рентгеновская трубка Советский патент 1985 года по МПК H01J35/08 

Изобретение относится к рентгенотехнике, конкретнее к рентгеновским трубкам повышенной мощности со средствами охлаждения анода.

Известны рентгеновские трубки с неподвижным анодом, состоящим из цилиндрического тела, с каналами для прокачки охлаждающей среды и мишени, закрепленной на скощенной торцовой поверхности цилиндрического тела 1 .

Недостатком этой конструкции трубки является относительно невысокая эффективность охлаждения анода.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является рентгеновская трубка, содержащая вакуумный баллон, катод и анод, состоящий из полого цилиндрического тела и мишени из тугоплавкого металла, систему охлаждения анода в виде тепловой трубы с внутренним капиллярным покрытием, зона испарения которой встроена в тело анода, а зона конденсации выведена за вакуумный баллон и снабжена радиатором 2 .

Однако известная конструкция, хотя и имеет преимущества перед конструкцией с водяным охлаждением, не является оптимальной с точки зрения достигаемой эффективности охлаждения.

Цель изобретения - повысить эффективность охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновской трубке, содержащей вакуумный баллон, катод и анод, состоящий из полого цилиндрического тела и мищени из тугоплавкого металла, систему охлаждения анода в виде тепловой трубы с внутренним капиллярным покрытием, зона испарения которой встроена в тело анода, а зона конденсации выведена за вакуумный баллон и снабжена радиатором, зона конденсации выполнена в виде набора отводных каналов, соеди ненных с зоной испарения сужающимся к последней коническим участком, причем один из отводных каналов установлен по оси тела анода, остальные - осесимметрично вокруг него, а капиллярное покрытие тепловой трубы выполнено из йористого сплава.

Количество отводных каналов выбрано от трех до пяти.

Тело анода выполнено из меди , мишень из вольфрамового диска,толщина последнего выбрана 0,02 от радиуса тела анода, диаметр диска равен радиусу тела анода, расстояние от диска до торца тепловой трубы составляет 0,3 радиуса тела анода, диаметр зоны испарения тепловой трубы равен радиусу тела анода, а ее длина равна 1,5 радиуса анода, длина конического участка тепловой трубы выбрана не меньшей 2,5 радиусов тела анода, диаметр отводных каналов составляет не более 0,2 радиуса анода, а их длина - не менее 3,0 радиусов анода, причем капиллярное покрытие выполнено из сплава никель-хром-сталь.

На фиг. 1 изображен анод рентгеновской трубки, продольный разрез; на фиг. 2-6 зависимости отводимого теплового потока от количества каналов, от диаметра зоны испарения, от длины зоны испарения, от диаметра отводных каналов и от длины отводных каналов тепловой трубы, соответственно.

Анод рентгеновской трубки с тепловой трубой, работающей при температуре нагретого торца, равной 200°С (фиг. 1), состоит

r из вольфрамового зеркала 1, впаянного в цилиндрическое тело 2 анода, в котором имеется плотное соединение с цилиндрической частью 3 (зоной испарения) тепловой трубы, к которой приварена коническая часть 4 тепловой трубы. Капиллярное покрытие 20 тепловой трубы выпелнено из пористого сплава хром-никель-сталь. Сторона большего основания конической части 4 заварена заглушкой 5, в которой имеются четыре отверстия, расположенные крестообразно, и одно отверстие в центре заглуитки 5. В местах этих отверстий к заглушке 5 с тор-ца приварены пять отводных каналов 6. Другие торцы отводных каналов заварены заглушками 7. С наружной стороны отводных каналов приварены пластины 8 слу30 жашие радиаторами.

Рентгеновская трубка работает следующим образом.

Пучок электронов разгоняется электрическим полем и соударяется с вольфрамовым зеркалом 1. В результате этого 99°/о

5 энергии электронного пучка превращается в тепло, выделяющееся на маленькой площадке вольфрамового зеркала. Оно разогревается и передает тепло телу 2 анода. Затем нагревается цилиндрическая часть

0 3 тепловой трубы. После этого по конической части 4 тепловой трубы нагретый пар передается в отводные каналы 6, где охлаждается. С помощью пластин 8 тепло рассеивается в окружающую среду с большей поверхности. Конденсат по внутренней пиллярной поверхности тепловой трубы возвращается в ее цилиндрическую часть 3.

На основании теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что величина коэффициента теплоотдачи

gQ от анода в окружающую среду становится максимально возможной, а отводимая от анода тепловая мощность максимальной при следующих геометрических соотнощениях тела анода и тепловой трубы: толщина вольфрамового диска-зеркала 1 - не

55 более 0,02 радиуса тела анода; толщина медного тела 2 от вольфрамового диска до торца зоны испарения - не более 0,3 радиуса тела 2 анода; длина цилиндрической

части 3 тепловой трубы равна 1,5 радиуса тела анода; ее диаметр равен радиусу тела 2 анода; длина конической части 4 тепловой трубы составляет не менее 2,5 радиусов тела 2 анода; длина отводных каналов составляет не менее 3,0 радиусов; их диаметр - не более 0,2 радиуса тела 2 анода

при толщине пластин оребрения - не более 0,02 радиуса тела 2 анода.

Предлагаемая конструкция анода и тепловой трубы из Cr стали позволяет отвести от анода рентгеновской трубки мощность до 4-5 кВт при величине фокусного пятна не менее 0,1 радиуса тела анода.

1. РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА, содержащая вакуумный баллон, катод и анод, состоящий из полого цилиндрического тела и мищени из тугоплавкого металла, систему охлаждения анода в виде тепловой трубы с внутренним капиллярным покрытием, зона испарения которой встроена в тело анода, а зона конденсации выведена за вакуумный баллон и снабжена радиатором, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, зона конденсации выполнена в виде набора отВСРСОгОЗЯДЯ .lATEMTjfO- . тл ;н« «сс«д - t 2ЕЛКОта{/I , j водных каналов, соединенных с зоной испарения сужающимся к последней коническим участком, причем один из отводных каналов установлен по оси тела анода, остальные - симметрично вокруг него, а каппиллярное покрытие тепловой .трубы выполнено из пористого сплава. 2. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, что количество отводных каналов выбрано от трех до пяти. З.Трубка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что тело анода выполнено из меди, мищень из вольфрамового диска, толщина последнего выбрана 0,02 от радиуса тела анода, диаметр диска равен радиусу тела анода, расстояние от диска до торца тепловой трубы составляет 0,3 радиуса тела анода, диаi метр зоны испарения тепловой трубы равен радиусу тела анода, а ее длина равна (Л 1,5 радиуса анода, длина конического участка тепловой трубы выбрана не меньшей 2,5 радиусов тела анода, диаметр отводных каналов составляет не более 0,2 радиуса анода, а их длина - не менее 3,0 радиусов анода, причем капиллярное покрытие выполнено из сплава никель-хром-сталь. 4 сл

О ОЛ 1,2

Qma

0.8 0,6

о.ч

0.2

ii что 0.8

0.6 0,Ц0.2

Ж.

Ra

О Q. 1,2 2.0 фиг.Ъ

J