English
Главная / Статьи / Принцип действия импульсных рентгеновских аппаратов

Разрядник-обостритель

Основным элементом высоковольтного блока, его "ахиллесовой пятой", определяющей срок службы аппарата является разрядник-обостритель.

Именно он вырабатывает чрезвычайно короткий импульс высокого напряжения, обеспечивающий образование электронной плазмы в районе катода рентгеновской трубки.

1 - корпус, 2 - изолятор, 3 - электроды

 

На рисунке изображен разрез разрядника - обострителя Р-43.

Он состоит из стального цилиндрического корпуса 1, керамического изолятора 2 в виде усеченного конуса и двух электродов 3 из тугоплавкого металла, один из них припаян к крышке корпуса, другой - к изолятору. Рабочий объем разрядника заполнен техническим водородом или азотом под давлением 30 - 40 атмосфер. Благодаря столь высокому давлению, при пробое межэлектродного зазора электрический импульс с выхода импульсного трансформатора сокращается по длительности примерно в 100 раз, что и обеспечивает взрыв микроострий катода рентгеновской трубки.

Напряжение срабатывания разрядника-обострителя является рабочим напряжением рентгеновской трубки. Поэтому для данного конкретного разрядника оно всегда одно и то же и не может регулироваться.

Разрядник имеет два резьбовых вывода, с помощью которых он с одной стороны соединяется с импульсным трансформатором, а с другой - с рентгеновской трубкой.

Металлический корпус разрядника совместно с корпусом высоковольтного блока образуют конструктивную выходную емкость С2 (см. рис. в первой статье главы), которая разряжается через рентгеновскую трубку. Именно величина этой емкости определяет амплитуду импульса тока в трубке, а, следовательно, и интенсивность рентгеновской вспышки.

Амплитуда импульса тока в описываемых аппаратах составляет 500 - 1000 А при длительности 10-20 нс, а частота следования импульсов составляет 5 - 20 Гц в зависимости от марки аппарата. Нетрудно вычислить, что средний ток через рентгеновскую трубку при этом находится в пределах 0,1 - 0,5 мА. Величина среднего тока зависит от амплитуды импульса, его длительности и частоты следования импульсов. В отличие от классических накальных трубок, в трубках с взрывным катодом средний ток, так же как и высокое напряжение, не регулируется и определяется только частотой следования импульсов излучения.

Напряжение срабатывания разрядников-обострителей типа Р-43 находятся в интервале 140 - 170 кВ. Выбирая разрядник с той или иной величиной напряжения срабатывания в каждом конкретном случае можно наиболее полно соблюсти требования ГОСТ 20426-82 с точки зрения соответствия контролируемой толщины изделия рабочему напряжению трубки. Рабочее напряжение рентгеновской трубки, как уже отмечалось, точно равняется величине напряжения срабатывания разрядника.

Многих потребителей вводит в заблуждение величина напряжения на трубке, указанная в ее паспорте. Следует иметь в виду, что это величина максимально допустимая для данного типа трубки. Реальное же рабочее напряжение всегда определяется величиной напряжения срабатывания разрядника-обострителя. Так, например, в аппарате АРИНА-3 используется трубка ИМА 5-320 Д с максимальным напряжением 320 кВ. Рабочее же напряжение ее в аппарате АРИНА-3 - 200-240 кВ. В аппарате АРИНА-1 используется трубка ИМА 2-150Д с максимальным напряжением 150 кВ, рабочий режим ее 140 - 150 кВ.

Разрядник - обостритель определяет не только напряжение срабатывания рентгеновской трубки, но и как уже отмечалось, срок службы высоковольтного блока. Именно он, а не трубка в первую очередь выходит из строя через 100 - 150 часов работы аппарата. Поэтому замена трубки без замены разрядника-обострителя, как правило, не приводит к положительному результату.