ионизационная камера

Формула изобретения

Ионизационная камера содержит корпус в виде полого металлического цилиндра с рентгенопрозрачными электропроводящими крышками на торцах, симметрично размещенные между крышками вдоль продольной оси корпуса камеры параллельные пластины из рентгенопрозрачного диэлектрического материала и чередующиеся высоковольтные и собирающие электроды, выполненные в виде покрытий из высокоатомного материала, изолированных от корпуса и нанесенных на внутренние поверхности крайних пластин, жестко закрепленных образующими поверхностями в заделках торцевых плоскостей корпуса, и на обе поверхности промежуточных пластин, также жестко скрепленных образующими поверхностями с корпусом, при этом расстояния между покрытиями высоковольтных и собирающих электродов соответственно равны, а полость камеры герметична и заполнена воздухом, отличающаяся тем, что в камеру введены как минимум два металлических стержня, один из которых электрически связан с покрытиями высоковольтных электродов, но изолирован от покрытий собирающих электродов, а другой металлический стержень электрически связан с покрытиями собирающих электродов, но изолирован от покрытий высоковольтных электродов, причем стержни расположены параллельно продольной оси корпуса камеры и жестко скреплены с пластинами, а количество покрытий высоковольтных электродов равно количеству покрытий собирающих электродов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экспонометрии, в частности к ионизационным камерам рентгеноэкспонометров, и предназначено для промышленной рентгенографии материалов и изделий.

Известны ионизационные камеры, состоящие из наружного и центрального электродов, изолированных друг от друга, с присоединенными токопроводящими пластинами, прозрачными для газа, причем пластины наружного электрода чередуются с пластинами внутреннего электрода (авт.cв. SU 950101, кл. Н 01 J 47/02, 1983, БИ 32).

Недостатками этих технических решений являются низкие точность и чувствительность, а также виброустойчивость токопроводящих газопрозрачных пластин, снижающих динамические возможности.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому представляется ионизационная камера, содержащая корпус камеры, два высоковольтных и один собирающий электроды, изолированные от корпуса, при этом собирающий электрод размещен между высоковольтными и разделяет камеру на две полости, заполненные одним и тем же или разными газами (авт.св. СССР 113964, кл. H 01 J 47/02, 1968).

Динамические и метрологические характеристики этого решения также неудовлетворительные из-за малой механической жесткости электродов, что может привести к колебаниям напряжения на электродах.

Суть заявляемого изобретения заключается в том, что в камеру, содержащую корпус в виде полого металлического цилиндра с рентгенопрозрачными электропроводящими крышками на торцах, симметрично размещенные между крышками вдоль продольной оси корпуса камеры параллельные пластины из рентгенопрозрачного диэлектрического материала и чередующиеся высоковольтные и собирающие электроды, выполненные в виде покрытий из материала с высокоатомным числом, изолированных от корпуса и нанесенных на внутренние поверхности крайних пластин, жестко закрепленных образующими поверхностями в заделках торцевых плоскостей корпуса, и на обе поверхности промежуточных пластин, также жестко скрепленных образующими поверхностями с корпусом, при этом расстояния между покрытиями высоковольтных и собирающих электродов соответственно равны, а полость камеры герметична и заполнена воздухом, введены как минимум два металлических стержня, один из которых электрически связан с покрытиями высоковольтных электродов, но изолирован от покрытий собирающих электродов, а другой металлический стержень электрически связан с покрытиями собирающих электродов, но изолирован от покрытий высоковольтных электродов, причем стержни размещены параллельно продольной оси корпуса камеры и жестко скреплены с пластинами, а количество покрытий высоковольтных электродов равно количеству покрытий собирающих электродов.

Техническим результатом изобретения являются высокие виброустойчивость камеры за счет обеспечения повышенной механической жесткости пластин вследствие введения стержней и чувствительность, определяемая выбранными материалом электродов и межэлектродных расстояний, позволяющими увеличить напряженность в камере при постоянном напряжении питания высоковольтных электродов и тех же габаритах камеры, что в целом увеличивает динамические и метрологические показатели камеры.

На фиг. 1 показана блок-схема ионизационной камеры. На фиг.2 показан общий вид камеры на фиг.1.

Она содержит корпус 1 в виде полого металлического цилиндра с двумя торцевыми крышками 2, закрепленными на торцах корпуса 1, симметрично расположенные между крышками 2 вдоль продольной оси Х-Х корпуса 1 камеры параллельные пластины 3 из рентгенопрозрачного диэлектрического материала, чередующиеся высоковольтные и собирающие электроды, выполненные в виде покрытий 4 и 5 соответственно, и как минимум два металлических стержня 6 и 7, расположенных параллельно продольной оси корпуса 1 камеры.

Корпус 1 и крышки 2 выполняют функции электромагнитного экрана камеры, защищающие ее от внешних электростатических и магнитных полей, и образуют герметичную полость камеры. Покрытия 4 высоковольтных электродов и покрытия 5 собирающих электродов изолированы от корпуса 1 камеры и нанесены на внутренние поверхности крайних пластин 3, жестко закрепленных своими образующими поверхностями в заделках (не прономерованы) торцевых плоскостей корпуса 1 камеры, и на обе поверхности промежуточных пластин 3, также жестко скрепленных с корпусом 1. Расстояния h между покрытиями 4 и 5 высоковольтных и собирающих электродов равны, а количество покрытий 4 высоковольтных электродов равно количеству покрытий 5 собирающих электродов. Один из стержней, например 6, электрически связан с покрытиями 4 высоковольтных электродов, но изолирован от покрытий 5 собирающих электродов, а другой стержень 7 электрически связан с покрытиями 5 собирающих электродов, но изолирован от покрытий 4 высоковольтных электродов. Оба стержня 6, 7 жестко скреплены с пластинами 3. Полость камеры герметична от окружающей среды и заполнена воздухом, поэтому давление и влажность в полости камеры постоянны и не зависят от изменения давления и влажности окружающей среды, что обеспечивает стабильность длины свободного пробега электронов, вышедших из электродов, в промежутках между электродами при заданной энергии рентгеновского излучения.

Суммарное число высоковольтных и собирающих электродов равно значению n. Чем больше число n, тем больше чувствительность камеры. Однако n назначается исходя из габаритов камеры вдоль ее продольной оси и величины h, которая определяется энергией квантов рентгеновского излучения и пропорциональна длине свободного пробега электронов, поэтому назначается также исходя из соображений увеличения чувствительности камеры. Например, при напряжении генерирования рентгеновского излучения U=100 кВ оптимальная величина h воздушных промежутков между электродами равна примерно h=10 мм, при этих условиях рациональным количеством электродов для чувствительности рентгеновской пленки - 150 обратных рентген - должно быть: четыре электрода высоковольтных (шесть покрытий) и три электрода собирающих (шесть покрытий), причем камера должна располагаться за касетой с рентгеновской пленкой (не показано).

Напряжение питания камеры не превышает U=300 В, которое подается на высоковольтные электроды. В качестве материалов корпуса 1 и крышек 2 рекомендуется Al, пластин 3 - стеклотекстолит, оргстекло толщиной доли (мм), покрытий 4 и 5 высоковольтных и собирающих электродов - Pb, Bi, толщиной приблизительно 2 мкм и стержней 6 и 7 - Сu. Покрытия 4, 5 наносятся на пластины 3 методом химического осаждения или другим. Соединение стержней 6, 7 с пластинами 3, а также пластин 3 с корпусом 1 выполнено клеевым. Электрический контакт стержней 6, 7 с покрытиями 4, 5 обеспечивается контактолом - токопроводящая паста с серебряной пудрой. Наполнение полости камеры доступным газом (воздухом) делает ее более дешевой. Параллельность стержней повышает технологичность конструкции камеры.

Поясок на корпусе 1 камеры (см. фиг.2) предназначен для ее крепления к оборудованию.

Совокупность заявленных признаков, как показали эксперименты на созданном опытном образце, позволяет существенно повысить динамические и метрологические характеристики отечественных ионизационных камер и приступить к их серийному выпуску.

Работа камеры.

На покрытия 4 высоковольтных электродов подают высокое напряжение. Кванты рентгеновского излучения, пронизывая полость камеры параллельно ее продольной оси Х-Х, регистрируются ионизационной камерой за счет ионизации ее измерительной полости электронами, вышедшими из электродов. Ионизационный ток снимается со стержня 7, связанного электрически с покрытиями собирающих электродов. Величина ионизационного тока пропорциональна интенсивности рентгеновского излучения на входе ионизационной камеры, по значению которого определяют требуемую экспозицию.

Техническим результатом изобретения являются высокие динамические и метрологические характеристики камеры, которые удалось выявить на созданном опытном образце, за счет увеличения механической жесткости электродов, выбора оптимального количества электродов, промежутков между ними и материалов.