рентгеновский излучатель

Формула изобретения

Рентгеновский излучатель, содержащий источник СВЧ-излучения, полый осесимметричный вауумированный СВЧ-резонатор с катодом и анодом, расположенными в торцевых стенках по оси СВЧ-резонатора и электрически не связанными с ним и прозрачным окном для СВЧ-излучения, расположенным в боковой его стенке по отношению к той же оси, отличающийся тем, что коллиматор выполнен в виде электромагнита, между полюсами которого на одной оси с ним расположен СВЧ-резонатор, а в полюсе, расположенном напротив анода, выполнено сквозное конусное отверстие для выхода рентгеновского излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к рентгеновской технике, в частности к рентгеновским излучателям, предназначенным преимущественно для дефектоскопии материалов и изделий.

Известен рентгеновский излучатель [1], включающий источник СВЧ-излучения, полый осесимметричный вакуумированный СВЧ-резонатор с прозрачным для СВЧ-излучения окном, катод и анод, расположенные на противоположных стенках по оси СВЧ-резонатора и электрически не связанные с ним.

Недостатком известного рентгеновского излучателя является большой диаметр пучка ускоренных электронов на аноде, а также малый срок службы излучателя без профилактической чистки стенок СВЧ-резонатора, так как из-за отсутствия фокусирующей системы частицы дефокусируются прикатодным электрическим полем и магнитной составляющей СВЧ-поля резонатора, что ведет к разлету электронов, попаданию их на стенки СВЧ-резонатора, появлению микропор и, в конечном счете, к пробою СВЧ-резонатора.

Наиболее близким техническим решением является рентгеновский излучатель, содержащий источник СВЧ-излучения, полый осесимметричный вакуумированный СВЧ-резонатор с катодом и анодом, расположенными в торцевых стенках по оси СВЧ-резонатора и электрически не связанными с ним, и прозрачным окном для СВЧ-излучения, расположенным в боковой его стенке по отношению к той же оси [2].

Недостатком данного технического решения являются сложность изготовления и большие габариты излучателя, связанные с необходимостью использования электронной пушки. При транспортировке пучка от электронной пушки к СВЧ-резонатору частицы из-за небольшой энергии испытывают сильное кулоновское расталкивание, что ведет к увеличению поперечных размеров пучка. Для устранения дефокусировки пучка необходимо использовать сложную по конструкции электронную пушку с электромагнитной фокусировкой электронного пучка. Вместе с коллиматором данная конструкция имеет значительные габариты.

Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов рентгеновского излучателя без снижения его надежности.

Цель достигается тем, что в рентгеновском излучателе, содержащем источник СВЧ-излучения, полый осесимметричный вакуумированный СВЧ-резонатор с катодом и анодом, расположенными в торцевых стенках по оси СВЧ-резонатора и электрически не связанными с ним, и прозрачным окном для СВЧ-излучения, расположенным в боковой его стенке по отношению к той же оси, коллиматор выполнен в виде электромагнита, между полюсами которого на одной оси с ним расположен СВЧ-резонатор, а в полюсе, расположенном против анода, выполнено сквозное конусное отверстие для выхода рентгеновского излучения.

При этом магнитное поле электромагнита оказывает фокусирующее воздействие на эмитирующие с катода электроны, а его величина выбрана такой, чтобы компенсировать фокусирующее действие электромагнитного СВЧ-поля резонатора на пучок электронов и обеспечить малый размер пучка на аноде.

На фиг. 1 условно изображен предложенный рентгеновский излучатель; на фиг. 2 показан принцип работы рентгеновского излучателя.

Рентгеновский излучатель содержит катод 1 и анод 2, заключенные в вакуумированный корпус. Вакуумированный корпус выполнен в виде высокодобротного СВЧ-резонатора 3, в боковой поверхности которого выполнено окно 4 связи, закрытое СВЧ-прозрачной заглушкой 5, например из кварцевого стекла. Катод 1 и анод 2 установлены на торцевых стенках СВЧ-резонатора 3 и электрически с ним не связаны, например установлены с использованием изолирующих оправок из керамики или стекла.

СВЧ-резонатор 3 расположен между полюсами электромагнита 6 на одной оси, причем в полюсе электромагнита 6, расположенного у анода 2, выполнено конусное отверстие 7 для формирования пучка излучения.

Конус отверстия 7 выполнен с углом раскрытия 15^o и с отверстием у основания равным фокусу рентгеновского излучателя диаметром 2-3 мм.

Рентгеновский излучатель работает следующим образом. Модулированное СВЧ-излучение от импульсного магнетрона (частота следования импульсов 50-400 Гц, а частота заполнения 3000 МГц) через СВЧ-прозрачную заглушку 5 и окно 4 связи поступает во внутренний объем СВЧ-резонатора 3.

В импульсном электрическом поле 9 напряженностью до 1000000 В/см во внутреннем объеме СВЧ-резонатора 3 происходит ускорение электронов 10, эмитированных катодом 1. При соударении ускоренных электронов 10 с анодом 2 возникает тормозное рентгеновское излучение. При этом магнитное поле 8, формируемое электромагнитом 6, не позволяет электронам 10, эмитированным с катода 1, разлетаться под действием дефокусирующего СВЧ-поля резонатора 3 и фокусирует их в размер анода 2.

Это позволяет сохранить значительную часть СВЧ-излучения и предотвратить бомбардировку электронами стенки СВЧ-резонатора 6 вокруг анода 2 и появление микропор, приводящих к пробою СВЧ-резонатора. Таким образом, по сравнению с прототипом положительный эффект, достигаемый при использовании предложенного технического решения, заключается в значительном упрощении конструкции и уменьшении габаритов рентгеновского излучателя без снижения надежности его работы.