> Техника, страница 77 > Рентгеновы трубки
Рентгеновы трубки
Рентгеновы трубки. Существуют два главных способа получения электронов: газовый разряд и накаленная вольфрамовая ш_1ть в вакууме. Отсюда два типа Р. т.: трубки газовые с холодным катодом и трубки Кулиджа с горячим катодом. Фигура 1 изображает схематически газовую Р. т. Давление газа внутри Р. т. 10-2—1СГ3лш Hg. Основные части газовой Р. т.: антикатод А, катод К и регенератор Р. При наложении достаточно большой раз-
ности потенциалов положительные ионы, образовавшиеся вследствие ионизации газа внутри Р. т., ударяются о катод, вызывая при этом поток электронов, называемый катодны-м и лучами. Вогнутый алюминиевый катод фиксирует катодные лучи на антикатоде на небольшой площадке (фокус). Почти вся энергия электронов за исключением 0,1% идет на нагревание антикатода. Поэтому антикатод должен быть охлаждаем. Жесткость рентгеновых лучей определяется вакуумом Р. т.; чем лучше вакуум, тем более жесткие лучи дает Р. т., и наоборот. При работе давление в газовой Р. т. вследствие распыления катода (алюминий распыляется меньше всех металлов) уменьшается и для поддержания постоянства режима Р. т. необходимо ввести в нее нек-рое количество
ратора Р, к-рый м. б. или угольно-слюдяной, или осмотический, или Бауера (фигура 2). Уголь сильно поглощает газы, отдавая их при нагревании. Нагретый палладий имеет способность пропускать водород. Наиболее употребительный регенератор Бауера основан на пористости обожженной глины, кусочки которой впаивают в месте А и В капилляра.
Понижая уровень ртути ниже А, мы этим самым даем возможность небольшой порции газа войти внутрь Р. т. Недостатками газовой Р. т. являются легкоплавкость алюминиевого;; катода и трудность поддержания постоянства режима. Отсюда этот тип Р. т. все больше вытесняется трубками Кулиджа (фигура 3). Трубка Кулид-жа представляет собою сосуд с двумя изолированными друг от друга электродами: антикатод А и катод К. Катодом является вольфрамовая спираль, накаливаемая элек-трич. током до t° ок. 2 500° и помещаемая в металлич. цилиндре (или другой формы). Да вление газа внутри трубки 10-s—10-8 миллиметров Hg. Практически газ при таком давлении является изолятором. При накале вольфрамовой нити катод испускает электроны, которые фокусируются на антикатоде окружающим нить цилиндром. Проводимость трубки Кулиджа односторонняя. Жесткость лучей определяется приложенным напряжением, а сила тока в трубке — током накала катода или температурой нити катода.
Мощность Р. т. для данного материала антикатода определяется величиной фокуса.
Требование резкости рисунка для диагностич. [Р. т. и возможно большей : интенсивности пучка параллельных рентгеновых лучей для физич. целей;заставляет конструкторов дать Р. т. или с малой величиной фокуса (о с-трофокусные) или с линейчатым фокусом(фигура4,1—вид сверху наанодную пластинку, 2—вид со стороны направления главного луча, 001—ось трубки, АВ—главный луч). В последнем случае удается значительно повысить мощность Р. т., обычная мощность которых невелика, достигая 1—2 kW длительно-го’действия. Кратковременные же нагрузки при напряжениях не больше 50 кУ в диагно-стич. Р. т. доходят до 1 А. Максимальное напряжение, на которое строятся современные медицинские и технич. Р.т.,не превосходит 250 kV при 10—20 тА нагрузки. В самое последнее время для увеличения мощности Р. т. стали прибегать к вращению антикатода при эксцентричности оси катода и антикатода.
Физические Р.т. строятся или для исследования структуры вегце-
Фигура 7.
•ства" или для спектрометрии. Первые имеют своим назначением дать определенную длину волны, по преимуществу Ка какого-либо
тугоплавкого металла. Р. т. с антикатодами Ag, Rh и Мо ничем не отличаются от обыкновенных диагностич. трубок. Наиболее желательными антикатодами являются Си, Fe и Сг, дающие длины волн 1,5—2 А. Так как
Фигура 8. Фигура 9.
стекло сильно поглощает лучи этой области длины волн, то или делаются окна из линде-мановского стекла (стекло, в котором К и Na заменены Li и Be, фигура 5) или же конструируются особыеР. т., например газоваяХадди н-г а (фигура 6), состоящая из сменного на шлифе антикатода А, вставляемого в металлич. тело трубки, и фарфорового изолятора с катодом К.
Тело Р. т. и катод соединяются с изолятором при помощи пицеина. Против антикатода расположены окна, закрываемые тонкими листочками алюминия (0,05 миллиметров). Антикатод, катод и тело Р. т. охлаждаются проточной
водой. Преимущества Р. т. Хаддинга: сменяемость антикатода и близость к фокусу трубки. Р. т. для спектрометра имеют своей целью дать возможность наносить на антикатод любое вещество, спектр которого желательно изучить. Одной из таких трубок является Р. т. Зигбана (фигура 7). Тело ее имеет форму куба, на передней стороне которого имеется узкая щель S (<0,1 миллиметров) для выхода лучей. Катод К соединяется с телом при помощи металлич. шлифа. Антикатод А соединяется с телом при помощи стеклянного шлифа, являющегося изолятором между антикатодом и катодом. Все части Р. т. охлаждаются проточной водой, что дает возможность повысить мощность трубки до 2—3 kW.
Медицинские Р. т. делят на два рода: диагностические—для просвечивания и фотографирования человеческого тела и терапевтические— для лечения. Диагностические (фигура 8, 9 и 10) рассчитаны до 100 kV, с острым фокусом, терапевтические—до 200 kV (фигура 11 и 12), с тупым фокусом. Первоначальная форма шара была позднее заменена цилиндром, что позволило сконструировать самозащитную Р. т. (фигура 13, 14). Для напряжений >100 kV близость стекла к антикатоду является опасной
У
Фигура 13.
в отношении пробоя, и потому средняя часть Р. т. с внешней защитой делается металлической (феррохром); (фигура 15) Р.т. Ф и л и п с а: а— бакелитовая гильза, Ь—латунная оболочка,
Фигура 14.
с—свинцовая оболочка, d—фильтр, е—оконце для выпускания лучей,/—цилиндр из хромистого железа. ВР. т.Мюллера (фигура 14) защита достигается свинцовой прокладкой в 4 миллиметров толщины в средней части и свинцовым стеклом по концам. Возможна и внутренняя защита (Р. т. С и-м е и с а, фигура 1G), когда антикатод окружается толстым непроницаемым для рентгеновых лучей куском 1 металла, имеющим окно 2 для выхода рентгеновых лучей. Окно 2 закрыто бериллием,
Фигура 15.
непрозрачным для видимых лучей. Р. т. для просвечивания материалов отличаются от терапевтических лишь большей остротой фокуса.
Лит.: G 1 о с k е г К,., Materialprlifung mil liont-genstrahlen, В., 1927; S i e g b a h η Μ., Spektroskopie (1. Rontgenstrahlen, I!., 1924. H. Сэляков.