3.2.3. Разработка конструкции анодного узла
Отличие анодного узла новой трубки от анодных узлов большинства рентгеновских трубок, изготавливаемых на заводе ЗАО "Светлана-Рентген", заключается в малых размерах и при этом достаточно большой (для таких размеров) мощности, выделяемой на мишени. Среди выпускаемых заводом рентгеновских трубок у разрабатываемого анода отсутствует аналог, который можно было бы взять за основу. По этой причине конструкция, а также идеология сборки анодного узла новой рентгеновской трубки будет приближена к конструкции и идеологии сборки рентгеновской трубки TFS-3007-HP.
Анодный узел включает в себя следующие детали и сборочные единицы:
Тело анод
Анод с нанесенной на него мишенью
Экран
Блок выходного окна
Элементы системы охлаждения (втулка, диск, трубки)
Конструкция анода и тела анода практически полностью повторяют их конструкцию в рентгеновской трубке TFS-3007-HP, за исключением способа нанесения зеркала анода. В трубке TFS-3007-HP мишень представляет собой пластинку из чистого хрома, которая вплавляется в тело анода, после чего шлифуется для достижения необходимой шероховатости поверхности зеркала. В свою очередь на рентгеновскую трубку 0,3РСВ1-Cr хром будет наноситься гальваническим способом, поскольку технология создания хромовых мишеней на предприятии ЗАО «Светлана-Рентген» предполагает именно такой метод. Толщина мишени будет составлять 80 мкм. Это оптимальная толщина зеркала, гарантирующая полное торможение электронов в объеме хрома, а также обеспечивающая достаточный теплоотвод от мишени к аноду.
Экран является дополнительным элементом конструкции, который обеспечивает полную защиту электронного пучка от внешних воздействий электромагнитной природы, и позволяет добиться стабильного положения фокусного пятна и дозы рентгеновского излучения в течении всего времени работы трубки. Это особенно важно в рентгеновских трубках, использующихся для дифрактометрии.
Блок выходного окна состоит из двух втулок между которыми методом диффузионной сварки закреплен круглый лист бериллия необходимой толщины. В целях унификации конструкции в трубку 0,3РСВ1-Cr будет устанавливаться блок выходного окна, который используется в рентгеновской трубке БСВ33. Толщина Be в данном блоке составляет 145 мкм, а диаметр выходного окна равен 8 мм.
Элементы системы охлаждения включают в себя медные трубки по которым будет обеспечиваться ввод и вывод охлаждающей жидкости, втулку, которая разделяет входящие и выходящие потоки жидкости, а также диска, закрывающего систему охлаждения с внешней стороны.
Ниже представлен сборочный чертеж анодного узла с указанием позиций отдельных деталей и сборочных единиц.
Рис. 43. Чертеж анодного узла рентгеновской трубки 0,3РСВ1-Cr
Далее был определен порядок сборки и способ соединения деталей между собой. Все соединения будут выполнены при помощи пайки. При этом пайка будет производиться в два этапа при разных температурах, различными припоями и на разных установках.
На первом этапе будет производиться соединение экрана с телом анода высокотемпературным припоем ПМГрОБ (медно-германиевый припой с температурой плавления 1020°С), при этом пайка будет выполняться в атмосфере водорода. При пайке в водородных печах поверхность деталей также дополнительно очищается (как при водородном отжиге).
В ходе следующего этапа тело анода будет соединено с анодом и блоком выходного окна, а также к нему будут присоединены элементы системы охлаждения. В места соединений закладывается припой ПСР72 (медно-серебряный припой; температура плавления 779°С). Детали в процессе пайки будут находиться в вакууме, и разогреваться токами высокой частоты (индукционный нагрев). Это обусловлено физико-химическими свойствами бериллия, который начинает разрушаться при нагреве в присутствии водорода в окружающей среде.