Материал для теплоизлучающего покрытия вращающегося анода рентгеновской трубки Советский патент 1992 года по МПК H01J35/10 

Изобретение относится к рентгеновским трубкам, в частности к теплоизлучаю- щим покрытиям вращающихся анодов рентгеновских трубок.

Известен материал для теплоизлучаю- щего покрытия вращающегося анода рентгеновской трубки, представляющий собой спеченную пористую композицию из зерен титана и тугоплавкого металла, с температурой плавления выше 2500°С. В известном материале количество тугоплавкого металла составляет от 5 до 60 мас.%.

Поверхность вращающегося анода рентгеновской трубки, покрытая таким материалом, обладает газопоглощающими свойствами и высоким коэффициентом излучения. Однако такое покрытие имеет достаточную механическую прочность только

в случае нанесения его на диск анода, выполненный из тугоплавкого металла. Предпочтительным является применение в составе материала для теплоизлучающего покрытия вращающегося анода рентгеновской трубки в сочетании с титаном тугоплавкого металла или смеси тугоплавких металлов, обеспечивающей физико-механические характеристики покрытия, соответствующиефизико-механическимхарактеристикам материала, из которого изготовлен диск анода, в частности Целесообразно использовать в составе материала покрытия тугоплавкий металл, из которого изготовлен диск анода.

Известный материал для теплоизлучающего покрытия вращающихся анодов рентгеновских трубок предназначен для

VI

4 О .N Ю О

использования на анодах, изготовленных из тугоплавкого металла, которые характеризуются большим весом и сравнительно малой теплоемкостью, что в ряде случаев не позволяет обеспечить требуемые конструктивные параметры рентгеновских трубок.

Высокой теплоемкостью при малом весе обладает вращающийся анод рентгеновской трубки, выполненный из графита. Однако графитовый анод обладает очень высокой пористостью и характеризуется боьлшим газоотделением.

Устранение этих недостатков графитового анода обеспечивается путем покрытия графитового анода слоем пиролитического графита. Покрытие из пиролитического графита служит для получения гладкой поверхности, не имеющей пор, что исключает отделение частиц графита от основания и снижает его газоотделение.

Однако технологический процесс изготовления анода с таким покрытием очень сложен и дорогостоящ, а поверхность этого анода не только не обладает газопоглощаю- щими свойствами, но и является источником газоотделения вследствие наличия пиролитического графита.

Цель изобретения - упрощение технологии нанесения материала для теплоизлу- чающего покрытия вращающегося анода рентгеновской трубки при одновременном обеспечении газопоглощающих свойств поверхности вращающегося анода.

Материал для теплоизлучающего покрытия вращающегося анода рентгеновской трубки, включающий углерод, представляет собой спеченную пористую композицию титана с углеродом при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:

Титан80-99

Углерод1-20

Применение материала, представляющего собой спеченную пористую композицию, обеспечивает за счет пористой структуры высокие газопоглощающие свойства покрытия и одновременна механическую прочность как самого покрытия, так и его сцепления с графитовым диском.

Высокая механическая прочность покрытия из предлагаемого материала обусловлена взаимодействием при спекании порошков титана, имеющего дендритную структуру, и аморфного углерода, а высокая адгезия с подложкой .обеспечивается за счет сродства углерода, входящего в состав покрытия, с графитовой подложкой.

Технология нанесения покрытия из предлагаемого материала предельно проста и обеспечивает однородную структуру и

равномерную толщину покрытия по всей поверхности анода.

Покрытие наносится в виде суспензии способом пульверизации. Затем покрытие

спекается в нереакционноспособной среде. Выполненное таким способом покрытие, также как и покрытие из пиролитического графита, замуровывает поры на поверхности графита, снижая таким образом его га0 зоотделение. С другой стороны, благодаря наличию в покрытии титана и высокой пористости самого покрытия, оно обладает хорошими газопоглощающими свойствами и высоким коэффициентом излучения, близ5 ким к коэффициенту излучения графита. Газопоглощающие свойства покрытия позволяют улучшить параметры рентгеновских трубок с вращающимися анодами за счет уменьшения в них давления, остаточ0 ных газов, а также в ряде случае упростить конструкцию рентгеновской трубки, снизить ее себестоимость и трудоемкость сборки и обработки за счет исключения необходимости применения в ней специ5 ального газопоглотителя, требующего специального монтажа и термообработки.

Кроме того, газопоглощающие свойства покрытия позволяют снизить себестоимость анода рентгеновской трубки, так как

0 предлагаемое покрытие, поглощая газы, выделяемые материалом диска; обеспечивает возможность применения графита более низких сортов без ухудшения параметров рентгеновских трубок,

5 При содержании в материале покрытия углерода в количестве менее 1 мас.%. необходимого для обеспечения допустимой те- пературы анода, коэффициент черноты не обеспечивается. С другой стороны, увеличе0 ние в составе материала покрытия количества углерода свыше 20 мас.% приводит к снижению газопоглощающих свойств покрытия.

Для изготовления покрытия была изго5 товлена суспензия, представляющая собой смесь порошков титана и углерода в органической основной жидкости, например этиловом спирте. Гранулометрический состав порошков был представлен частицами с

0 размерами меньше 45 мкм. Для приготовления суспензии на 100 г порошков использовалось 100 см3 этилового спирта и 200-300 см3 связующего вещества, в частности раствора коллоксилина в амилацетате.

5 Смесь помещают в шаровую мельницу, где производится размол порошков в течение 6 ч с одновременным получением однородного состава суспензии.

Полученная суспензия наносится на по- верхность анода, противоположную рабочей поверхности, после чего анод помещают в вакуумный объем, в котором происходит формирование покрытия предлагаемого состава в процессе его спекания при температуре 1150°С в течение 15 мин.

Изобретение было опробовано в рентгеновских трубках с вращающимися анодами. Из графита марки АРВ-1 изготавливают тело вращения диаметром 58 мм. Рабочую поверхность анода покрывают слоем туго- плавкого металла (сплавом W-Re).

Вес такогб анода, изготовленного из вольфрама, 600 г. Вес анода, изготовленного в соответствии с изобретением, 150 г.

Покрытие испытывалось на сорбцион- ные свойства в вакууме методом постоянного объема.

Предлагаемое техническое решение целесообразно использовать при изготовлении вращающихся анодов рентгеновских трубок, так как оно позволяет улучшить условия откачки трубок за счет снижения газоотделения анодов, поскольку происходит замуровывание газов внутри пор частицами покрытия; улучшить вакуумные условия тру- бок в процессе эксплуатации; обеспечить

применение покрытия, не снижая коэффициента излучейия анода, так как величины коэффициентов излучения анода и покрытия близки; обеспечить высокую механическую прочность покрытия; повысить допустимую рабочую температуру анода без снижения эксплуатационных характеристик трубок; снизить себестоимость анода за счет использования низких сортов графита; повысить долговечность трубок за счет использования анода меньшей массы; увеличить мощность рентгеновских трубок за счет высокой теплоемкости анода.

Формула изобретения Материал для теплоизлучающего покрытия вращающегося анода рентгеновской трубки, включающий углерод, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии его изготовления при одновременном обеспечении газопогло- щающих свойств, материал представляет собой спеченную пористую композициютитанасуглеро- дом при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:

Титан80-99

Углерод1-20

Изобретение относится к рентгеновским трубкам, в частности к теплоизлучаю- щим покрытиям вращающихся анодов рентгеновских трубок, и позволяет упростить технологию изготовления вращающихся анодов из графита при одновременном обеспечении газопоглощающих свойств поверхности анода. Материал покрытия представляет собой спеченную пористую композицию титана с углеродом, в которой количество титана составляет 80- 99 мас.%, а углерода - 1-20 мас.%. Покрытие наносится на анод в виде суспензии пульверизацией и спекается в нереакцион- носпособной среде. Газопоглощающи е свойства покрытия обусловлены наличием в композиции титана. Присутствие в составе покрытия углерода обеспечивает замуровывание пор на поверхности анода, снижая таким образом его газоотделение. Применение предлагаемого покрытия позволит улучшить характеристики рентгеновских трубок и снизить их себестоимость. w Ё