Рентгеновская трубка Советский патент 1985 года по МПК H01J35/02 

Изобретение относится к рентгеновской технике и может быть использовано в качестве управляемого генератора рентгеновского излучения в системах рентгеновской локации, системах связи с использованием рентгеновского диапазона электромагнитного излучения, рентгеновской литографии, спектроскопии и т. д.

Известны источники рентгеновского излучения, осуществляющие генерацию в непрерывном режиме (различные типы трубок: диагностические, для структурного анализа, для просвечивания, терапевтические и т. д.). Эти источники рентгеновского излучения осуществляют генерацию как тормозного, так и характеристического излучения при торможении ускоренных электронов, эмиттированных с катода материалом анода. Основными элементами конструкции этих приборов являются анод и катод 1 .

Недостатками этих приборов являются невозможность излучения без изменения его жесткости, трудность реализации импульсного режима работы (только за счет анодной модуляции, что на уровне ускоряющих напряжений порядка 50-1000 кВ представляет весьма значительную трудность) и трудность генерации излучения большой интенсивности в связи с низкой плотностью эмиссионного тока, используемых в таких приборах прямонакальных катодов.

Известна рентгеновская трубка, содержащая геометрическую оболочку с располоiЖeнным внутри нее катодом, анодом и управляющим электродом. Для повыщения электрической прочности такой трубки имеется дополнительный экран с сеткой, установленной на аноде 2.

Однако хотя трубка и обладает сравнительно высокой электрической прочностью, но возможность проникновения электрического поля анода в пространство вблизи катода и к поверхности катода не устраняется. Поэтому срок службы катода в трубке, если он оксидный, не велик, так как катод работает в режиме с. ускоряющим полем у поверхности катода (без объемного заряда) и не защищен от бомбордировки ионами остаточного газа, а управляющая сетка, находящаяся, по сути дела, в поле анода, требует больщой величины управляющего сигнала. Все эти факторы не дают возможности обеспечить полное управление интенсивности рентгеновского излучения и резко ограничивают срок службы рентгеновской трубки.

Наиболее близкой к изобретению является рентгеновская трубка, содержащая герметичную оболочку, внутри которой размещены анод, оксидный катод, экранирующий и управляющий электроды, причем поверхность катода перпендикулярна поверхности анода 3.

В известном устройстве управление потоком электронов затруднено. Для отклонения его в сторону катода требуется дополнительный электрод.

Цель изобретения - упрощение и удещевление конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в рентгеновской трубке, содержащей герметичную оболочку, внутри которой размещены анод, оксидный катод, экранирующий и управляющий электроды, причем поверхность катода перпендикулярна поверхности анода, катод и управляющий электрод выполнены в виде коаксиальных цилиндров, ось которых совпадает с осью 5 симметрии трубки, управляющий электрод выполнен сетчатым, а экранирующий электрод имеет форму кольцевой выпуклой в сторону анода поверхности, расположенной вокруг кромки катода, обращенной к аноду.

На чертеже изображена предлагаемая 0 трубка.

Рентгеновская трубка представляет собой герметичную оболочку 1, внутри которой размещены анод 2, экранирующий электрод 3, расположенный в непосредственной близости от катода, выполненный в виде кольцевой, выпуклой в сторону анода поверхности катода 4, причем катод и управляющий электрод 5 изготовлены в виде коаксиальных цилиндров, ось которых совпадает с осью устройства.

Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем.

Трубка включается в схему. В исходном СОСТОЯНИИ к аноду 2 приложено высокое ускоряющее напряжение Ua (десятки, сотни киловольт) относительно катода 4 от источника Еа, имеющего малое, по крайней мере, на высоких частотах внутреннее сопротивление. Управление электронным потоком с катода 4 осуществляется с помощью сетчатого управляющего электрода 3. Для этого на него подается управляющий сигнал, изменяющийся по требуемому закону. Промодулированный электронный поток ускоряется полем анода и генерирует рентгеновское излучение при своем торможении , на поверхности анода.

В известных трубках поле анода проникает к поверхности катода, что обуславливает работу-катода в режиме без объемного заряда, приводит к искрению оксидного катода и не исключает бомбардировки по поверхности ионами остаточных газов. Срок службы при этом лимитируется долговечностью катода, которая не превыщает десятков часов. Управляющий электрод в этом случае находится в области сильного

электрического поля анода и требует для эффективного управления электронным током с катода напряжения больщой величины, достигающего в амплитуде значений

сотен и тысяч вольт, что приводит к резкому увеличению потребляемой мощности и габаритов схемы управления, снижению, ее КПД. В предлагаемом устройстве размещенный в непосредственной близости от катода и управляющего электрода экранирующий электрод и выполнение катода и управляющего электрода в виде коаксиальных цилиндров, соосных с осью УСТройства, исключают проникновение поля анода к управляющему электроду и катоду, а тот факт, что активной поверхностью катода является боковая цилиндрическая поверхность, устраняет возможность ее бомбардировки ускоренными анодным напряжением ионами остаточных газов.

Таким образом, выполнение катода и управляющего электрода в виде коаксиальных цилиндров и размещение экранирующих электродов в непосредственной близости от катода обеспечивает,с одной стороны,легкость управления (за счет экранировки катодного узла от поля анода), а с другой - устранение вредного воздействия поля анода и ионной бомбардировки катода и, следовательно, обеспечивает повыщение эффективности управления интенсивностью излучения (амплитуда требуемого управляющего сигнала на 3-4 порядка меньще, чем в известном), увеличения интенсивности и увеличения срока

0 службы (в 5-10 раз).

В сравнении с освоенными промыщленностью и используемыми в народном хозяйстве управляемыми рентгеновскими трубками типа УТ2, УТЗ предлагаемая трубка

5 обладает повыщеиной долговечностью за счет исключения бомбардировки поверхности катода ионами остаточных газов, ускоренных полем анода, лучщей управляемостью в связи с исключением воздействия сильного поля анода на управляющий элек0трод.

РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА, содержащая герметичную оболочку, внутри которой размещены анод, оксидный катод, экранирующий и управляющий электроды, причем поверхность катода перпендикулярна поверхности анода, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и удещевления конструкции, катод и управляющий электрод выполнены в виде коаксиальных цилиндров, ось которых совпадает с осью симметрии трубки, управляющий электрод выполнен сетчатым, а экранирующий электрод имеет форму кольцевой выпуклой в сторону анода поверхности, расположенной вокруг кромки катода, обращенной к аноду. (Л 4 СО СА: оо Ю