Оболочка рентгеновских трубок

Вакуумная оболочка рентгеновской трубки предназначена для отделения вакуумного объема прибора от внешней среды, закрепления электродов в определенном положении и изоляции их друг от друга. Баллон изготавливается методом выдувания в специальные формы, позволяющие формировать необходимую конфигурацию баллона с достаточной точностью (рис. 2.4). Электроды с баллоном соединяются пайкой. При этом собранные на стеклянных ножках катодный и анодный узлы герметично соединяются с баллоном на специальных заварочных станках.

Рис. 2.4. Типы вакуумных оболочек

Средняя часть баллона расширена для увеличения электрической прочности. Это способствует также уменьшению удельной тепловой нагрузки на поверхность стекла за счет теплового излучения с катода и анода. Длина баллона выбирается с учетом рабочего напряжения трубки и среды, в которой она будет эксплуатироваться. В месте, где, предполагается, будет происходить выпуск излучения, толщину стенки уменьшают методом шлифовки – создают особое выпускное окно. Другим вариантом является выполнение выпускного окна из вауумплотного бериллия.

При некоторых физических исследованиях, например, при анализе структуры кристаллических веществ, рентгеновская трубка используется как источник характеристического излучения точно известного спектрального состава. Последний определяется атомным номером материала мишени. Однако в процессе работы трубки в спектре ее характеристического излучения могут появиться линии посторонних элементов. Происходит, как принято говорить, загрязнение спектра трубки. Это явление ограничивает гарантийную наработку приборов для рентгеноструктурного анализа. Наличие в спектре линий посторонних элементов усложняет расшифровку рентгено- и дифрактограмм и может вызывать ошибки при интерпретации результатов рентгеноструктурного эксперимента.

Перенос вещества между конструктивными элементами электровакуумного прибора может происходить в результате различных физических процессов: термического испарения материала нити накала; термического испарения материалов фокусирующего устройства и некоторых элементов катодной аппаратуры в результате их нагрева под действием лучистого потока от нити накала; ионной бомбардировки катодного узла при недостаточно высоком вакууме, приводящей к распылению материалов катодной арматуры; взрыв микроострий (на поверхности фокусирующего устройства и других элементов катодного узла) при их нагреве автоэмиссионным током; разрядные явления и случайные пробои (в том числе разряды как технологический прием улучшения вакуума в отпаянной трубке при ее тренировке), сопровождающиеся интенсивной ионной бомбардировкой катодного узла, при которых возможен отрыв с поверхности элементов катодной арматуры микрочастиц.

Обычно оболочки (баллоны) первого типа изготавливаются из стекла молибденовой группы (С52-1, С47-1), имеющего хорошие вакуумные, термические и диэлектрические свойства. Коэффициент термического расширения этих стекол позволяет выполнять согласованные спаи с молибденом и коваром (сплав 29НК).

Конфигурация баллона определяется назначением трубки и зависит от ее мощности и рабочего напряжения.

В целях повышения точности сборки трубки для соединения с катодным и анодным узлами часто применяют стеклянные баллоны, армированные коваровыми кольцами. В этом случае катодные и анодные узлы собирают на металлических ножках, которые вакуумплотно соединяют с коваровыми кольцами аргонодуговой или лазерной сваркой.

Рентгеновские трубки в зависимости от их назначения могут работать на постоянном, переменном (промышленной или повышенной частоты) и импульсном (разной длительности) напряжении. Исследования некоторых типов трубок при напряжении различной формы показывают, что более высокую электрическую прочность они имеют при работе на импульсном напряжении, а наименьшую – при постоянном напряжении.