Современной рентгеновской трубки
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
Электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра Электронных Приборов и Устройств
Курсовая РАБОТА
По дисциплине «Источники рентгеновского излучения»
Тема: Проектирование рентгеновской трубки
| Студент гр. 3203 | Фадеев А.С. | |
| Преподаватель | Грязнов А.Ю. |
Санкт-Петербург
2017
ЗАДАНИЕ
На курсовую работу
| Студент Фадеев А.С. | ||
| Группа 3203 | ||
| Тема работы: Проектирование рентгеновской трубки | ||
| Исходные данные: Назначение трубки – структурный анализ Тип конструкции – с четырьмя выходными окнами Рабочее напряжение: U = 60 кВ Номинальная мощность: P = 1 кВт Диаметр фокусного пятна: Df = 5мм Материал мишени – Cr | ||
| Содержание пояснительной записки: Содержание, введение, основные требования, предъявляемые к элементам рентгеновской трубки, расчет электрической прочности рентгеновской трубки, расчет теплового режима анода рентгеновской трубки, расчет характеристик излучения рентгеновской трубки, описание серийно выпускаемого аналога, заключение, список использованных источников | ||
| Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 25 страниц. | ||
| Дата выдачи задания: 02.10.20017 | ||
| Дата сдачи работы: | ||
| Дата защиты работы: | ||
| Студент | Фадеев А.С. | |
| Преподаватель | Грязнов А.Ю. | |
Аннотация
|
|
|
Целью настоящей курсовой работы являлся расчет тепловых, электрических и радиационных характеристик рентгеновской трубки, а также разработка рентгеновской трубки, предназначенной для структурного анализа.
На основании рассчитанных данных был выполнен чертеж рентгеновской трубки с соответствующей ему спецификацией.
Также в курсовом проекте представлено описание ближайшего серийно выпускаемого аналога разрабатываемой рентгеновской трубки.
Summary
The purpose of this course work was to calculate the thermal, electrical and radiation characteristics of the X-ray tube, as well as the development of an X-ray tube designed for structural analysis.
Based on the calculated data, an X-ray tube drawing with the corresponding specification was made.
Also in the course project of the nearest commercially available analog of the developed X-ray tube.
Содержание
| Введение | 5 | |||||
| 1. | Конструкция и технология современной рентгеновской трубки | 7 | ||||
| 2. | Расчеты параметров рентгеновской трубки | 10 | ||||
| 2.1. | Расчет электрической прочности | 10 | ||||
| 2.2. | Расчет тепловых параметров | 12 | ||||
| 2.2.1. | Расчет теплового режима анода | 12 | ||||
| 2.2.2. | Расчет системы охлаждения анода | 14 | ||||
| 2.3. | Расчет характеристик излучения рентгеновской трубки | 20 | ||||
| 2.3.1. | Расчет диаграммы направленности излучения | 20 | ||||
| 2.3.2.
| Расчет спектральной плотности потока трубки | 23 | ||||
| 3. | Описание серийно выпускаемого аналога | 25 | ||||
| Заключение | 26 | |||||
| Список использованных источников | 27 | |||||
| Приложение А. Сборочный чертеж рентгеновской трубки | 28 | |||||
| Приложение В. Спецификация | 29 | |||||
Введение
Рентгеновская аппаратура занимает одно из ведущих мест в ряду средств, применяемых для изучения строения вещества, неразрушающего контроля качества изделий, радиационной технологии, исследования быстропротекающих процессов и решения других научных и технических задач. Функциональные возможности и технический уровень рентгеновской аппаратуры в значительной мере определяются параметрами используемых в ней источников
излучения – рентгеновских трубок.
Основным типом трубок, применяемых в настоящее время для структурного анализа, являются отпаянные рентгеновские трубки с термоэмиссионным катодом, водоохлаждаемым анодом, электростатической системой фокусировки электронов. Термоэмиссионный катод рентгеновской трубки обычно представляет собой спираль или прямую нить из вольфрамовой проволоки, накаливаемую электрическим током. Рабочий участок анода – металлическая зеркальная поверхность – расположен перпендикулярно или под некоторым углом к потоку электронов.
|
|
|
Относительно мягкие лучи, испускаемые трубками для структурного анализа, очень сильно поглощаются стеклом. Поэтому для выпуска рентгеновских лучей в баллоны этих трубок впаивают специальные окна, изготовленные из легкоатомных материалов, таких как бериллий, литий, бор. В структурном анализе для изготовления анода обычно используют следующие металлы: Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag.
Рентгеновские трубки для структурного анализа обычно работают в диапазоне напряжений 30 – 80 кВ и характеризуются высокой мощностью достигающей 3 кВт.
В данной курсовой работе разрабатывалась рентгеновская трубка с четырьмя выходными окнами, предназначенная для структурного анализа.
В настоящей курсовой работе были описаны этапы расчета основных параметров рентгеновских трубок данного типа, представлен чертеж изделия и представлено описание ближайшего, серийно выпускаемого, аналога.
Конструкция и технология
современной рентгеновской трубки
Основными узлами современной рентгеновской трубки являются катодный узел, вакуумная оболочка и анодный узел.
|
|
|
Катодный узел предназначен для формирования электронного потока заданной формы. Конструкция катодного узла включает в себя токоведущие провода, держатель катода, токоведущие стойки, нить накала, катодный экран и изолятор.
В качестве источников электронов в основном используется или прямонакальный термокатод или автоэлектронный эмиттер. Катод крепится (методом сварки, либо механически) к молибденовым стойкам, одна из которых крепится к держателю катода и имеет с ним электрический контакт, а другая механически фиксируется к держателю катода, но отделена от него изолятором. Токоведущие провода подводятся к изолированной стойке и к держателю катода и выводятся за пределы вакуумной оболочки.
Для того чтобы эмитируемый поток электронов имел определенную форму на всем пути от катода до мишени анода, конструкция катодного узла представляет собой электронно-оптическую систему. Эффект фокусировки электронного пучка обеспечивает определенная форма отверстия в катодном экране.
К катодам трубок, наряду с общими требованиями к катодам электровакуумных приборов (обеспечивать необходимый и устойчивый ток эмиссии в процессе всего срока службы, хорошо обезгаживаться и не ухудшать вакуум в приборе в рабочих режимах, иметь достаточный срок службы и т. д.), предъявляется ряд специальных требований: стабильности работы при большой напряженности поля на поверхности катода и возможности регулировки тока эмиссии в широких пределах.
Острийный Протяженный Плоская спираль
Рисунок 1 – Конструкции катодов
Вакуумная оболочка рентгеновской трубки предназначена для отделения вакуумного объема прибора от внешней среды, закрепления электродов в определенном положении и изоляции их друг от друга. Баллон изготавливается методом выдувания в специальные формы, позволяющие формировать необходимую конфигурацию баллона с достаточной точностью. Соединение электродов с баллоном осуществляется пайкой. При этом собранные на стеклянных ножках катодный и анодный узлы герметично соединяются с баллоном на специальных заварочных станках.
Рисунок 2 – Типы вакуумных оболочек
Средняя часть баллона расширена для увеличения электрической прочности. При этом расширение средней части способствует уменьшению удельной тепловой нагрузки на поверхность стекла за счет теплового излучения с катода и анода. Длина баллона выбирается с учетом рабочего напряжения трубки и среды, в которой она будет эксплуатироваться. В месте, где предполагается выпуск излучения, производится уменьшение толщины стенки, методом шлифовки создается специфическое выпускное окно. Другим вариантом является использование выпускного окна из вауумплотного бериллия.
Анодные узлы рентгеновских трубок предназначены непосредственно для генерации рентгеновского излучения. Анодом рентгеновской трубки называется электрод, выполняющий функции мишени или несущий мишень трубки. Часть рентгеновского излучения, возникающего при торможении электронов на мишени, предназначенная для полезного использования и заключенная в телесном угле, вершина которого лежит в центре действительного фокусного пятна, называется рабочим пучком излучения трубки. Геометрические характеристики рабочего пучка излучения (его направление и телесный угол) зависят от конструкции рентгеновской трубки и ее анода.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 814; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!