Імпульсна трубка, банк патентів
Винахід відноситься до джерел електронного та рентгенівського випромінювань, які можуть застосовуватися при дослідженнях в області радіаційних фізики і хімії, радіобіології, а також в радіаційних технологіях, наприклад у хімічній промисловості, медицині та ін. Технічним результатом при створенні даного винаходу є отримання однорідної плями випромінювання великої площі, підвищення ресурсу трубки і спрощення конструкції. Зазначений технічний результат досягається тим, що в порівнянні з відомою імпульсної трубкою, що містить вакуумований корпус, анод і закріплений на ізоляторі взривоеміссіонний катод з електронними емітерами на токопроводящей основі, новим є те, що електронні емітери виконані у вигляді ідентичних пластинчастих виступів шляхом їх неповної вирубки і отгиба з матеріалу основи. Електронні емітери виконані у вигляді пластинчастих виступів трикутної, напівкруглої або трапецієподібної форми. 1 з.п ф-ли, 4 іл.
ОПИС ВИНАХОДИ До патентів
Винахід відноситься до області електровакуумної техніки, потужнострумової електроніки і прискорювальної техніки, зокрема до джерел електронного та рентгенівського випромінювання з взривоеміссіоннимі катодами, які можуть застосовуватися при наукових дослідженнях в області радіаційних фізики і хімії, радіобіології, а також в радіаційних технологіях, наприклад у хімічній промисловості , медицині та ін.
Імпульсна трубка по прототипу містить вакуумований корпус, анод і закріплений на ізоляторі взривоеміссіонний катод з електронними емітерами на токопроводящей основі. Катод відноситься до лезового типу і виконаний у вигляді одного або декількох згорнутих з фольги порожнистих циліндрів, одним торцем звернених до анода, а іншим прикріплених до струмопровідної основі за допомогою точкового зварювання.
Недоліками імпульсної трубки по прототипу є обмеження площі опромінення через малу площу еміттірующей поверхні катода, неоднорідність поля випромінювання, недостатній ресурс через крайню нерівномірності щільності струму на аноді, а також конструкція, яка передбачає використання зварювання для закріплення на основі електронних емітерів.
При створенні даного винаходу вирішувалося завдання по розробці імпульсної трубки для радіаційних технологій - джерела електронного або рентгенівського випромінювання з однорідними плямою опромінення збільшеної площі, що має підвищений ресурс.
Технічним результатом при вирішенні даного завдання є отримання рівномірної щільності струму на аноді для випадку електронного випромінювання і рівномірного розподілу дози по плямі поблизу вікна для випадку рентгенівського випромінювання, збільшення розміру поля опромінення, а також підвищення ресурсу трубки і спрощення конструкції.
Зазначений технічний результат досягається тим, що в порівнянні з відомою імпульсної трубкою, що містить вакуумований корпус, анод і закріплений на ізоляторі взривоеміссіонний катод з електронними емітерами на токопроводящей основі, новим є те, що електронні емітери виконані у вигляді ідентичних пластинчастих виступів шляхом їх неповної вирубки і отгиба з матеріалу основи. Пластинчасті виступи мають трапецієподібну, трикутну або напівкруглу форму.
Пластинчасті виступи катода заявляється імпульсної трубки є електронними емітерами лезвийного типу. Вони строго ідентичні згідно конструкції та технології виготовлення, що використовує штампування. Це призводить до ідентичних умов протікання автоемісійним струму і вибуху мікроострій на емітерах. Розподілені по площі катода ідентичні емітери забезпечують рівномірну по катода емісію електронів і рівномірний розподіл щільності струму на аноді, що в свою чергу призводить до однорідності поля електронного або рентгенівського випромінювання імпульсної трубки. Ресурс трубки зростає за рахунок рівномірності ерозії катода і анода.
Емітери складають єдине ціле з основою, що призводить до спрощення конструкції катода і трубки і підвищенню надійності.
Конструкція катода заявляється імпульсної трубки дозволяє збільшити площу токопроводящей основи і число емітерів на ній, що призведе до збільшення площі опромінення поблизу вікна, а значить, до розширення номенклатури опромінюються об'єктів. Зменшення щільності струму на аноді сприяє підвищенню ресурсу трубки.
Якщо стоїть завдання досягнення великої площі опромінення, істотним стає те, що неповна вирубка емітерів з матеріалу основи шляхом штампування і відгину їх менш трудомістка, ніж виготовлення і закріплення на основі окремих емітерів у вигляді циліндричних фольгових лез, що прикріплюються до основи за допомогою точкового зварювання. Це означає спрощення конструкції взривоеміссіонного катода, а отже, імпульсної трубки в цілому.
На фіг. 1 зображена заявляється імпульсна трубка (варіант рентгенівської трубки).
На фіг. 2, 3, 4 зображені фрагменти взривоеміссіонного катода з електронними емітерами відповідно трапецієподібної, трикутної і напівкруглої форми.
Імпульсна трубка містить вакуумований корпус 1, анод (мішень) 2 і закріплений на ізоляторі 3 взривоеміссіонний катод 4 з електронними емітерами 5 на токопроводящей основі 6. Електронні емітери 5 виконані у вигляді ідентичних пластинчастих виступів шляхом неповної вирубки і відгину з матеріалу основи 6. Виступи мають трикутну, трапецієподібну або напівкруглу форму.
Працює імпульсна трубка наступним чином. При подачі на електроди трубки імпульсу напруги з крутим фронтом відбувається взривоподібний теплове руйнування мікроострій, які завжди є на емітерах, автоемісійним струмом. Катодні факели розширюються, щільна плазма рухається до анода, і струм зростає за рахунок емісії електронів з фронту катодних факелів. Якщо анодом трубки є тонке вікно з легкоатомного матеріалу (наприклад, берилію або титану), то в атмосферу випускається електронний пучок. Якщо анод є комбінованим, що складається з мішені (матеріал з великим атомним номером, наприклад тантал або вольфрам) і вікна, що забезпечує герметичність і затримує минулі мішень електрони, то трубка є джерелом рентгенівського випромінювання.
Приклад конкретного виконання. Виготовлена імпульсна рентгенівська трубка для використання її в рентгенівському облучателе крові. Її катод кріпиться на скляному конічному ізоляторі, він містить основу з танталовой фольги товщиною 50 мкм, діаметром 110 мм, на якій розташовані емітери у вигляді пластинчастих виступів трикутної форми з розміром підстави 3 мм і висотою 3 мм. Щільність розміщення емітерів близько 3 см -2. Мішенню служить фольга з танталу товщиною 20 мкм. Вікно діаметром 140 мм виконано з титану товщиною 0,3 мм. Корпус трубки металевий. Тиск залишкових газів не вище 10 -5 Top. При підключенні трубки до генератора Маркса з ємністю розрядного контуру 400 пФ і амплітуді напруги на її електродах 350 кВ доза в центрі рентгенівського плями розміром 120 мм поблизу вихідного вікна склала 4 сГр, а на краю - 2 сГр.
Таким чином, у порівнянні з прототипом заявляється імпульсна трубка має збільшеною площею опромінення поблизу вікна: в прототипі 3 см 2. в заявляється трубці близько 100 см 2 тобто більше, ніж у 30 разів. Рівномірність плями випромінювання в заявляється трубці вище, ніж в прототипі: доза в центрі рентгенівського плями заявляється трубки не більше ніж в два рази вище дози на краю, а в прототипі центральна доза в десятки разів більше периферійної. Конструкція заявляється трубки, за оцінками, принаймні на два порядки збільшує її ресурс в порівнянні з прототипом.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Імпульсна трубка, що містить вакуумований корпус, анод і закріплений на ізоляторі взривоеміссіонний катод з електронними емітерами на токопроводящей основі, що відрізняється тим, що електронні емітери виконані у вигляді ідентичних пластинчастих виступів шляхом неповної вирубки і відгину їх з матеріалу основи.
2. Імпульсна трубка по п.1, що відрізняється тим, що електронні емітери виконані у вигляді ідентичних пластинчастих виступів трикутної, напівкруглої або трапецієподібної форми.