Анод рентгеновской трубки Советский патент 1982 года по МПК H01J35/10 

(54) АНОД рентгеновской ТРУВКИ

I

Изобретение относится к рентгеновской технике, в частности к мишенным уст ройствам и преимущественно используется в рентгеновских трубках.

К большинству рентгеновских трубок предъявляется требование попускать большие мощности при малом размере источника излучения - фокусного пятна. Увеличение мощности при малом фокусном пятне увеличивает температуру. Существует предел, ограничивающий повышение мощности при данном размере фокусного пятна, определяемый состоянием материала в этой зоне.

В рентгеновских трубках с вращающимся анодом фокусная область из пятна превращается в кольио. Вращение аноца позволяет распределить тепло, выделяемое на мишени по большей поверхности. Фокусная область располагается по воз можности дальше от центра вращения цля того, чтобы эта зона двигалась с макси- .мальвой линейной скоростью. Температурное поле вращающегося анода можно счи-

тать в первом приближении :осесимметричным.

.Известна конструкция рентгеновской трубки с вращающимся анодом, в которой с катода электронный луч эксцентрично направляется на скошенный край

. вращающегося диска - мишень анода. Вращение анода осуществляется вращающимся магнитным полем, создаваемым статором, асинхронного двигателя, по10мещенного вне трубки. Ротором служит металлический цилиндр, расположенный на оси анода внутри трубки. При вращении анода положение источника излучения - эффективногофокусного пятна - в прост15ранстве неизменно, а мощность электронного пучка-выделяется наiкольцевой фокусной области на поверхности мишени 1.. .

Увеличение числа оборотов и радиуса

20

дорожки дает возможность увеличить мощ- ность, сохраняя температуру фокусного пятна неизменной. Однако существует определенный предел увеличения этих па-

ки и цопустимыми линейными скоростями для материала мишени, так как вращение мишени со значительными скоростями вызывает появление инерционных напряжений, которые наклацываются на температурные напряжения, обусловленные неравномерным нагревом мишени, созааюг сложное напряжённое состояние. Следствием этого является растрескивание, коробление и расслаивание мишени, особенно ее поверхностного слоя. Это, в свою очередь, привоцит- к падению интенсивности излучения и ухудшению теплоотвода ог фокусной доронски в массу ми- Наиболее близким к предлагаемому является анод рентгеновской трубки, содержащий расположенные на валу накладку и мишень. Эта рентгеновская трубка содержит мишень, выполненную с канавками или состоящую из секторов 2 . К недостат;сам мишени можно отнести конструктивную и технологическую сложность составляющих мишенный узел элементов; худший тепловой контакт, обус- ловленный наличием прорезей и нарушением сплошности мишени; возможность возникновения значительной статической и динамической неуравновешенности, обус ловленной неравномерным распределением масс относительно оси вращения. Цель изобретения - увеличение интенсивности рентгеновского излучения трубк Поставленная цель достигается за счет того, что в аноде рентгеновской трубки, содержащем расположенные на валу накладку и мишень, мишень выполнена в виде нескольких колец, посаженных одно в другое с натягом, и в свою очередь мишень посажена с натягом в обойму, мишень и обойма выполнены из материалов с различными механическими и теплофизическими свойствами так, что коэффициент теплового расширения материала обоймы меньше коэффициента тепло вого расширения материала мишени, а модуль нормальной упругости икоэффициент Пуассона обоймы не ниже модуля нормальной упругости и коэффициента Пуассрна материала мишени. Такое выполнение мишени позволяет устранить не перемещения, возникающие вследствие нагрева, а снизить напряжени в зоне, где они достигают наибольших значений путем создания в мишени предварительных напряжений противоположных по знаку суммарным, вызванным неравкоцимо отметить, чго наибольший эффект достигается в том случае, когда мишень и обойма выполнены из материалов с

различными механическими и теплофизическими свойствами. Изготовление мишени из вольфрама, а обоймы из титана позволяет значительно повысить ее теплоемкость, механическую прочность и умень-

шить массу. Выполнение мишени из колец, не содержащих прорезей и разрывов, улучшает также балансировку мишени. На чертеже показан анод. Анод содержит обойму 1, кольцо 2, накладку 3, ось 4, гайку 5. Кольцо 2 посажено с натягом между обоймой 1 и накладкой 3. Мишень укреплена на оси 4 посредством гайки 5. Данное мишенное устройство обладает большей теплоемкостью и меньшей массой, чем обычно используемая вольфрамовая мишень, что допускает применение эгого устройства при высоких скоростях враще ния и больших тепловь1Х нагрузках. В конечном счете это позволяет значительно повысить проводимую к мишени мощность в электронном пучке. )Наибольщего эффекта можно добиться при ибпольаовании предлагаемой конструкции в малогабаригных трубках в режиме коротких выдержек „ри больших локальных тепловых нагруз«ах ( t 0,1 с; Р 4О кВт; Фокус Х Чмм; f 9000 об/мин), Оценим напряженное состояние в диске М отверстием из вольфрама, вращающемся со скоростью 10ООО об/мин неравномерно нагретом. Для окружного и радиального напряжений применительно к нашему случаю в сопротивлении материалов получают следующие формулы .-T , г р. г Jf UlV-if J Erгде 6 радиальное и окружное нормальные напряжения; и и - константы, определенные из граничных условий; - коэффициент Пуассона; V- удельный вес материала - мишени; Ti Ч - разница температур на поверхностях и // ; - коэффициент линейного расширения;