Мультиспектральный сканирующий рентгеновский источник

В рамках одной из НИОКР мы спроектировали и изготовили интересный, на мой взгляд, мультиспектральный источник, который является гибридом CRT и X-RayT (электронно-лучевая + рентгеновская трубка).

Конструкция мультиспектрального сканирующего источника состоит из специальной элекронно-лучевой трубки ( СЭЛТ ) и схемой её управления.

В свою очередь конструкция СЭЛТ ( рис.1 ) состоит из стеклянной колбы с выходным окном из увиолиевого стекла (5), дополнительно изолированной компаундом (7), имеющей вывод анода (6). Анод СЭЛТ представляет собой проводящее внутреннее покрытие из аквадага и алюминиевого напыления на внутренней поверхности колбы. Электронная пушка (В) СЭЛТ представляет собой конструкцию, состоящую из катодно-подогревательного узла (1), промежуточного анода (2), фокусирующего электрода (4) и основного анода (3). Промежуточный анод в данном случае необходим, что бы уменьшить вероятность электрических пробоев в СЭЛТ при достаточно большом напряжении на основном аноде (3) в +25 кВ. Источником электронов в электронной пушке служит оксидный катод торцевой конструкции с мощностью подогревателя 2 Вт. Управление током электронного пучка производится за счёт первой диафрагмы (модулятора),дающего возможность путём изменения напряжения на несколько десятков Вольт регулировать ток электрнного луча от максимума до нуля, что даёт возможность прменять достаточно быстродействующие компоненты в схеме и достигнуть инерционности регулировки тока луча 20-100 нс. Источником излучения рентгеновского и оптического диапазонов является люминофор свысоким содержанием иттрия, нанесённый на внутреннюю поверхность выходного окна.

Для увеличения интенсивности излучения оптического диапазона и для снятия заряда со стороны внутреннего объёма СЭЛТ на люминофор нанесено алюминиевое покрытие толщиной 100 нм.

Электронная пушка СЭЛТ формирует сходящийся в фокус электронного «пятна» диаметром менее 100 мкм на повехности выходного окна электронный пучок. Положение электронного «пятна», генерирующего в люминофоре оптическое и рентгеновское излучение, задаётся при помощи магнитной отклоняющей системы (8), представляющей собой две пары расположенных ортогонально электромагнитов.

На фото (рис.2) представлен образец созданной СЭЛТ в работе. Удалось достичь уровня тока электронного луча 100 мкА при размере фокусного пятна в любой точке выходного окна не более 100 мкм. Рассеиваемая на выходном окне мощность составляет 2,5 Вт. За счёт постоянного изменения положения «пятна» электронов перегрева люминофора не происходит.

Блок схема управления СЭЛТ представлена ниже (Рис.3). Она состоит из блока управления током электронного луча (2), формирующего напряжение питания подогревателя термокатода СЭЛТ и напряжения питания электронного прожектора. Источник напряжения 1-го анода (7) может регулировать выходное напряжение от 0 до +6 кВ, что обеспечивает получение достаточного тока электронного луча. Потенциометр (4) позволяет регулировать напряжение на фокусирующем электроде СЭЛТ. Источник анодного напряжения (8) , создающий потенциал на основном аноде СЭЛТ до +25 кВ обеспечивает финальный разгон электронов до требуемой энергии.

Электромагниты отклоняющей системы СЭЛТ, обеспечивающей перемещение электронного пятна в пределах всей повехности выходного окна прибора, питаются от усилителей тока X и Y катушек (1, 10). На блок управления током луча и усилители токов катушек подаётся аналоговый управляющий сигнал от ЦАП (6), который управляется от персонального компьютера (ПК) (9).

Так же, были изготовлены образцы СЭЛТ с другими порошковыми анодами, в том числе с анодом из порошка барита.

Таким образом, в рамках данной работы появилась технологическая возможность изготавливать сканирующие рентгеновские источники с мишенью из диэлектрического материала, т.е. во первых сделан шаг к созданию принципиально иной конструкции рентгеновского томографа, нежели сейчас широко применяемая. А во вторых есть возможность делать рентгеновские источники с характеристическим излучением веществ, которые невозможно по причине их химической активности применять в несвязанном с другими элементами виде ( например, бария, стронция, кальция, иттрия и других ).

Ниже будут ещё фотографии.