1.4 Вопросы, которые могут быть заданы на защите лабораторной работы.
1. Как на диаграмму направленности влияет изменение напряжения трубки?
2. Почему аноды срезают обычно под небольшим узлом?
3. Какова разница между эффективным и действительным фокусным пятном?
4. Как на диаграмму направленности влияет материал анода?
5. Какая часть спектра срезается в первую очередь при самопоглощении излучении в мишени?
6. Зачем на анод рентгеновской трубки наносят мишень?
7. Каков средний КПД (по мощности) рентгеновской трубки?
8. Почему в расчете можно пренебречь теплоотводом через боковую поверхность анода?
9. Почему трубки с прострельным анодом - маломощные?
10. Почему нельзя делать анод диаметром с фокусное пятно?
11. Зачем на анод рентгеновской трубки наносят мишень?
Лабораторная работа № 2. Анализ параметров и характеристик импульсного высокочастотного ускорителя электронов
Цель работы: ознакомление с устройством и принципом действия импульсного высокочастотного ускорителя электронов, исследование его выходных параметров, резонансной системы и характеристик излучения.
2.1Общие положения
В ряде областей науки и техники используются источники импульсного рентгеновского излучения с высокой частотой следования импульсов для исследования быстропротекающих процессов в непрозрачных средах, фазовых и структурных изменений в металлах и сплавах при высоких скоростях нагревания и охлаждения образцов. Существует два способа построения импульсных рентгеновских установок для получения последовательности импульсов рентгеновского излучения: использование нескольких отдельных моноимпульсных источников, срабатывающих последовательно через определенные промежутки времени, или использование одного источника, генерирующего последовательность импульсов непрерывно или в течение определенного промежутка времени (такой режим иногда называют стробоскопическим). На рис. 2.1 показана структурная схема импульсного высокочастотного (ВЧ) резонаторного ускорителя электронов. Питание ускорителя осуществляется от ВЧ-генератора частотой 1–10 МГц, выходное напряжение которого может плавно изменяться в пределах от 1,5 до 5 кВ.
Модулятор ВЧ-генератор Резонатор Т Т U t
Рис.2.1. Структурная схема импульсного ускорителя
Сформированный модулятором видеоимпульс длительностью Т подается на аноды ламп высокочастотного генератора, с выхода которого радиоимпульсы длительностью 100–500 мкс по коаксиальному кабелю поступают на четвертьволновой спиральный резонатор импульсного ускорителя, обладающий достаточно высокой добротностью. Основным элементом ускорителя (рис. 2.2) является четвертьволновый спиральный резонатор, который выполнен в виде металлического цилиндрического корпуса 1 и спирального проводника 2, помешенного внутрь изолятора 3, наполненного жидким диэлектриком 4 (например, трансформаторным маслом). На конце изолятора смонтирован высоковольтный электрод 5 (анод) с вольфрамовой мишенью 10. Напротив анода расположена электронная пушка с катодом 7 и фокусирующий электрод 8. Один конец спирального проводника соединен с высоковольтным электродом, а второй – с корпусом, находящимся под нулевым потенциалом. Возбуждение колебаний в резонаторе осуществляется посредством катушки связи 6, к которой по кабелю от высокочастотного импульсного генератора подается высокое напряжение амплитудой несколько киловольт. Частота питающего напряжения находится в пределах 1÷10 МГц. Процесс ускорения происходит при возникновении в вакуумном промежутке 9 напряжения между оболочкой ускорителя и ускоряющим электродом. Таким образом, на выходе излучателя формируются цуги импульсов рентгеновского излучения.
6 1 3 2 4 5 8 7
910
Рис. 2.2. Схематическое устройство импульсного высокочастотного
источника рентгеновского излучения