Начало >> Статьи >> Архивы >> Рентгеновские аппараты

Рентгенодефектоскопические аппараты - Рентгеновские аппараты

Оглавление
Рентгеновские аппараты
Введение
Генерирование рентгеновских лучей
Ослабление рентгеновских лучей веществом
Световозбуждающее и фотографическое действия рентгеновских лучей
Количественная и качественная оценка рентгеновского излучения
Защита от рентгеновских лучей
Применение - рентгенодиагностика
Применение - рентгенотерапия
Применение - рентгенодефектоскопия
Применение - рентгеноструктурный анализ
Применение - рентгеноспектральный анализ
Применение - облучение в технологических целях
Рентгеновские трубки
Электрические характеристики рентгеновских трубок
Рентгеновские излучатели
Высоковольтный рентгеновский кабель
Рентгеновские питающие устройства
Главные трансформаторы
Параметры R, L и С главного трансформатора
Представление о расчете главного трансформатора
Главные трансформаторы с переменным коэффициентом трансформации
Высоковольтные вентили
Высоковольтные генераторы
Регулировка напряжения на трубке и тока трубки
Включение и отключение питающего устройства
Автоматика в рентгеновских питающих устройствах
Стабилизация работы питающего устройства
Контроль напряжения на трубке и ее анодного тока
Выпрямительные схемы рентгеновских питающих устройств
Однополупериодная безвентильная схема
Однополупериодная вентильная схема
Двухполупериодная схема
Схема удваивания с пульсирующим напряжением
Схема удваивания со сглаженным напряжением
Падение напряжения в главной цепи питающего устройства
Перенапряжения в питающих устройствах
Импульсное питание рентгеновской трубки
Рентгенодиагностические аппараты
Рентгенодиагностические исследования
Рентгенодиагностические трубки
Системы регулировок рентгенодиагностического аппарата
Регулировка выдержки
Защита трубки от перегрузки
Реле экспозиции
Падающая нагрузка
Передвижные аппараты
Стационарные аппараты
Усилитель яркости рентгеновского изображения
Рентгенокиносъемка
Рентгенотелевидение
Флюорографические аппараты
Хирургические аппараты
Аппараты для ангиокардиографии
Аппараты для близкофокусной и внутриполостной терапии
Аппараты для глубокой терапии
Рентгенодефектоскопические аппараты
Рентгеновские микроскопы
Рентгеновские аппараты для структурного анализа
Рентгеновские аппараты для спектрального анализа
Рентгеновские аппараты для облучения в технологических целях

ГЛАВА ШЕСТАЯ
РЕНТГЕНОВСКИЕ АППАРАТЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1. РЕНТГЕНОДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ
Основным методом рентгенодефектоскопии, как уже указывалось (§ 1-6), являются рентгеновские снимки контролируемых изделий. Рентгенодефектоскопические аппараты строятся преимущественно передвижными. Мы будем рассматривать их в порядке возрастания напряжения на трубке.

Аппараты на напряжения от 10 до 50—100 кВ предназначаются для контроля изделий из легких сплавов, пластмасс и вообще материалов, сравнительно слабо поглощающих рентгеновские лучи. Они имеют в качестве рентгеновских излучателей рентгеновские трубки (в отдельных защитных кожухах) с выходными оконцами из вакуумно-непроницаемого бериллия, работающие с заземлением анода, для охлаждения которого используется водопровод (или при желании, специальный водяной насос, осуществляющий циркуляцию воды в замкнутой системе).
В отечественной практике обычно используется аппарат РУТ-60-20 (рис. 5-72). Хотя он предназначается для близкофокусной терапии, его целесообразно использовать и в рассматриваемом случае, поскольку примененная в нем рентгеновская трубка типа 1-БПВ-60 (разрабатывавшаяся как рентгенодефектоскопическая) имеет фокус 3x3 мм. С помощью этого аппарата можно осуществлять, например, контроль изделий из сплавов на основе магния толщиной до 80—100 мм, на основе алюминия толщиной до 40—50 мм [Л. 10]. Фирма Филипс- Мюллер выпускает аппарат MG-100 на 100 кВ, 10 мА, являющийся модификацией рентгенотерапевтического аппарата RT-100 (§ 5-9).
Большое распространение получили рентгенодефектоскопические аппараты с излучателями в виде малогабаритных моноблоков, которые удобны не только в заводских условиях, но и для разъездной работы. Отечественная промышленность выпускает 2 типа подобных аппаратов— РУП-120-5 и РУГТ-200-5, соответственно на 120 и 200 кВ [Л. 274]. Второй из этих аппаратов изображен на рис. 6-1. С помощью этих аппаратов можно осуществлять контроль изделий [Л. 40] из сплавов на основе алюминия (на первом аппарате толщиной до 150 мм, на втором — до 300 мм), титана (толщиной соответственно до 120 и 200 мм), железа (до 20—25 и 50—60 мм). На рис. 6-2 в качестве примера приведены условия рентгенографии изделий из сплавов на основе железа при фокусном расстоянии 75 см. При уменьшении фокусного расстояния ухудшается резкость изображения, однако сокращается выдержка, что позволяет при тех же значениях мА Х мин осуществлять рентгенографию изделий большей толщины.
В аппарате РУП-120-5 применяется рентгеновская трубка типа 0,4-БПМ-120, в аппарате РУП-200-5 — типа 0,7-БПМ-200.


Рис. 6-1. Отечественный рентгенодефектоскопический аппарат РУП-200-5 на 200 кВ.

Рис. 6-2. Условия рентгенографии при контроле изделии из сплавов на основе железа. Напряжение па трубке — пульсирующее или переменное, фокусное расстояние — 75 см, пленка РТ-2, оловянисто-свинцовые фольги толщиной 0,05 мм.

Размер фокуса в обеих трубках — 2x2 мм. Первый аппарат при напряжениях 70—120 кВ допускает работу с анодным током трубки до 5мА, при напряжениях 50—60 кВ—до 3 мА и при напряжении 35 кВ — до 2      мА; это объясняется тем, что при пониженных напряжениях анодный ток ограничивается допустимым током накала нити катода. Аппарат РУП-200-5 допускает работу с анодным током до 5 мА при напряжениях 120 — 200 кВ и до 3 мА при напряжениях 70—120 кВ.
Конструктивно аппараты весьма близки друг к другу. Аппарат РУП-200-5 имеет, естественно, несколько большую массу—190 кг против 155 кг у аппарата РУП-120-5 (без дополнительного штатива-тележки, см. далее); массы моноблоков равны соответственно 88 и 45 кг (вместе с арматурой, укрепленной па моноблоке и служащей для его переноски). Рентгеновская трубка в обоих аппаратах работает па переменном напряжении, для выравнивания максимумов полуволн вторичного напряжения применяется включение селенового выпрямителя в первичную цепь главного трансформатора. Регулировки напряжения на трубке и тока трубки — плавные.
Для регулировки напряжения используется вариатор. Имеется электромеханическое реле времени с максимальной уставкой — 15 мин.
Охлаждение анодного радиатора рентгеновской трубки в моноблоках обоих аппаратов осуществляется трансформаторным маслом, наполняющим моноблок. Для улучшения охлаждения масло перемешивается с помощью крыльчатки с электроприводом. Внутри моноблока размещается также змеевик, по которому может циркулировать вода для повышения теплоотдачи моноблока в целом. Схематический разрез моноблока аппарата РУП-200-5 приводился на рис. 3-19. Оба аппарата предназначены для повторно-кратковременной работы. Так, аппарат РУП-200-5 при режиме 200 кВ, 5 мА без водяного охлаждения может работать 15 мин с последующим перерывом 30 мин; при водяном охлаждении перерыв сокращается до 15 мин. Уменьшение рабочего периода, естественно, позволяет соответственно уменьшить и перерыв.
В состав обоих аппаратов входит штатив-тележка для перемещения аппарата. Во многих случаях рентгенографии моноблок остается на штативе-тележке. Для его перемещения по высоте штатив-тележка имеет гребенки, позволяющие изменять расстояние до пола в пределах 40—120 см (через 10 см) путем перемещения моноблока, цапфы которого располагаются в прорезах гребенок.
Кроме того, моноблок может вращаться вокруг собственной оси, закрепляясь также в цапфах.
В состав аппарата РУП-120-5 входит также еще один штатив-тележка для укрепления на нем моноблока для перемещения вдоль рентгенографируемого сварного шва в любой плоскости при фокусном расстоянии до 40 см. Этот штатив-тележка может использоваться также для перемещения моноблока внутри рентгенографируемого трубопровода (диаметром 70, 80 или 100 см); при этом моноблок может вращаться вокруг своей оси в пределах 360°, что позволяет производить (ступенями) снимки кольцевых швов.
Зарубежные фирмы выпускают рентгенодефектоскопические аппараты с малогабаритными моноблоками на напряжения от 100 до 400 кВ. Наряду с моноблоками с односторонним пучком лучей (как у вышеописанных отечественных аппаратов) имеются моноблоки для так называемого «панорамного просвечивания», дающие кольцевой пучок лучей. С помощью таких моноблоков можно, в частности, производить сразу снимок всего кольцевого сварного шва. На рис. 6-3 представлены различные варианты выхода излучения из моноблока. В варианте рис. 6-3,а осуществлен односторонний выход, в остальных трех вариантах — выход для панорамного просвечивания: на рис. 6-3,б рентгеновская трубка расположена в средней части моноблока, на рис. 6-3,в трубка смещена вдоль оси моноблока в сторону торца, на рис. 6-3,г трубка имеет выносной полый анод.
В зарубежных моноблоках наряду с масляной изоляцией применяется также газовая (под давлением), что способствует уменьшению размеров и массы моноблока.
Рассмотрим в качестве примера аппараты с малогабаритными моноблоками бельгийской фирмы Бальто. Эти аппараты разделяются на два вида: «Бальтоспот» и «Бальтограф». Аппараты «Бальтоспот» выпускаются на напряжения от 100 до 400 кВ и токи 2—5 мА и имеют весьма облегченные моноблоки. В моноблоках используются рентгеновские трубки с радиаторным охлаждением, для лучшей теплопередачи применяется перемешивание изолирующей среды с помощью крыльчатки с электроприводом. Аппараты этого вида по вариантам рис. 6-3,а и б выпускаются на напряжения от 100 до 400 кВ. В моноблоках на 100, 140 и 200 кВ применяется масляная изоляция в моноблоках на 220, 250, 300 и
400 кВ — газовая изоляция. Масса моноблока на 100— 140 кВ — 23 кг, на 200 кВ—40 кг, на 250—300 кВ — 65 кг, па 400 кВ—95 кг.

Рис. 6-3. Различные варианты выхода излучения из моноблоков.
а — направленный пучок, б—г — кольцевые пучки для панорамного просвечивания.
В § 3-7 давалось описание моноблока на 300 кВ для панорамного просвечивания. Аппараты «Бальтоспот» по варианту рис. 6-3,в выпускаются на 100 и 150 кВ. В моноблоках этих аппаратов используется газовая изоляция; масса моноблока — 23 кг.
Аппараты «Бальтограф» имеют более мощные моноблоки. Аппараты на 200 кВ, 10 мА и 200 кВ, 14 мА выпускаются с моноблоками по варианту рис. 6-3,а с масляной изоляцией, проточным масляным охлаждением анода трубки и водяным охлаждением самого моноблока; масса моноблока — 80 кг. Аппарат на 150 кВ, 10 мА выпускается с моноблоком по варианту рис. 6-3,г с газовой изоляцией и проточным водяным охлаждением полого анода; масса моноблока — 50 кг.
Аппараты, подобные описанным, выпускают многие зарубежные фирмы. Американо-датская фирма Пикер- Андрекс разработала агрегаты, предназначаемые для рентгенографии трубопроводов и состоящие из трех секций: а) малогабаритного рентгеновского аппарата с излучателем в виде моноблока, б) источника питания в виде аккумуляторной батареи и в) устройства для перемещения агрегата вдоль трубопровода внутри него. Все три секции имеют гибкие связи друг с другом и поддерживаются с помощью держателей; имеющих ролики (под углом 120°), опирающиеся па внутреннюю стенку трубопровода.
Режим рентгенографии устанавливается предварительно, когда агрегат находится вне трубопровода. Включение же и отключение высокого напряжения, равно как и перемещение агрегата вдоль трубопровода осуществляются посредством управления им с помощью маломощного источника радиоактивного кобальта (0,5 мКи), располагаемого на поверхности трубопровода в том месте, где следует произвести снимок. Излучение этого источника воздействует на счетчики частиц, находящиеся в агрегате, которые связаны с системой его управления. В агрегате имеется второй такой источник радиоактивного кобальта, по которому можно контролировать положение агрегата внутри трубопровода.
Агрегат с излучателем на 200 кВ предназначается для рентгенографии трубопроводов диаметром от 0,5 до 1 м. Он имеет следующие массы: рентгеновская секция — 109 кг, аккумуляторная секция—169 кг, секция с устройством для перемещения—133 кг. Агрегат позволяет производить контроль трубопровода на длине 1,5 км без подзарядки аккумуляторов при условии, что производится 100%-ный контроль сварных швов, расположенных на расстоянии 12 м друг от друга.
Перейдем теперь к малогабаритной импульсной рентгенодефектоскопической аппаратуре. На рис. 6-4 представлен отечественный аппарат ИРА-2Д * на напряжение 300—350 кВ при длительности вспышки рентгеновского излучения порядка 1 мкс; предельная частота следования вспышек 1—2 Гц. В обычной рентгенодефектоскопической практике для снимка используется несколько вспышек подряд. Максимальная толщина стали, для которой может использоваться аппарат ИРА-2Д — 30 мм.


Рис. 6-4. Отечественный импульсный рентгенодефектоскопический аппарат ИРА-2Д.
1 — моноблок; 2 — пульт управления; 3 —преобразователь.
Схематический разрез моноблока этого аппарата дан на рис. 6-5. Здесь используется двухэлектродная импульсная рентгеновская трубка типа ИА-350 с игольчатым анодом, работающая по принципу, изображенному на рис. 4-58,а.

Рис. 6-5. Разрез моноблока аппарата ИРА-2Д.
1 — рентгеновская трубка; 2 —импульсный трансформатор.
Разряд происходит между заостренным краем заземленного катода К и острием анода А. Диаметр фокусного пятна — 2 мм. Рентгеновская трубка получает питание от импульсного трансформатора по схеме рис. 4-60. Первичная обмотка трансформатора Тр2 имеет всего три витка (намотанных из медной ленты), вторичная обмотка 450 витков (намотанных из провода ПЭВ). Трансформатор имеет ферритовый сердечник. Снаружи трансформатор обмотан хлопчатобумажной лентой и схвачен пластмассовыми стяжками.
Аппарат может присоединяться или к сети переменного тока 220 В или к источникам постоянного тока 12 В через специальный преобразователь, входящий в состав аппарата.
рентгенодефектоскопический аппарат РУП-150/300-10
Рис. 6-6. Отечественный рентгенодефектоскопический аппарат РУП-150/300-10.
1 и 2 —катодный и анодный элементы высоковольтного генератора; 3 — штатив с излучателем; 4 — масляный насос; 5 — пульт управления.
Потребляемая мощность — 0,15 кВ-А. Масса аппарата—30 кг, в том числе масса моноблока — 15 кг.
Рассмотрим теперь рентгенодефектоскопические аппараты на напряжения до 300—400 кВ, в которых излучателями являются рентгеновские трубки в отдельных защитных кожухах. На рис. 6-6 представлен отечественный аппарат РУП-150/300-10. В данном составе аппарат имеет рентгеновский излучатель с рентгеновской трубкой типа 2,5-БПМ-250 на 250 кВ, 10 мА; трубка имеет фокус размером 4х4 мм.

Схематический разрез излучателя был дан на рис. 2-24. Высоковольтный генератор разбит на два элемента — катодный и анодный, каждый из которых рассчитан на напряжение 150 кВ и работает с заземлением вывода; оба элемента вместе дают симметричное напряжение 300 кВ. В каждом из элементов применена схема удваивания со сглаженным напряжением (рис. 4-38). При использовании обоих элементов образуется сдвоенная схема (рис. 4-41) с заземлением средней точки. В качестве высоковольтных вентилей использованы селеновые выпрямители.
При желании катодный элемент высоковольтного генератора может быть использован для питания рентгеновских излучателей на напряжение 150 кВ с заземлением анода трубки *. В этом случае могут применяться излучатели с трубками типов 1,5-БПВ-15 или 0,3-БПВ-150. Первая представляет собой трубку с выносным полым анодом, вторая — трубку с двумя выходными оконцами из вакуумно-непроницаемого бериллия (расположенными под углом 180°) и острым (диаметром до 0,3 мм) фокусом. Обе трубки имеют магнитную фокусировку. Фокусирующая катушка располагается на защитном кожухе. Кожухи для обеих трубок одинаковы; в них применена масляная изоляция.
Регулировки напряжения на трубке и анодного тока трубки — плавные. Для регулировки напряжения используется вариатор. Напряжение на трубке контролируется по прибору, проградуированному в киловольтах и включенному через измерительную схему, учитывающую падение напряжения с нагрузкой. Имеется электромеханическое реле времени с предельной уставкой 15 мин.
Подобные аппараты выпускаются и многими зарубежными фирмами. В таком аппарате MG-300 фирмы Филипс-Мюллер используется излучатель на 300 кВ (с масляной изоляцией) с двухфокусной рентгеновской трубкой с фокусами 1,5x1,5 и 4х4 мм. При напряжении 300 кВ трубка может работать соответственно с токами 4 и 10 мА. Фирма выпускает также излучатель с газовой изоляцией (под давлением), в котором применена рентгеновская трубка с выносным полым (но незаземленным) анодом (рис. 6-7). Защитный кожух также имеет выносную часть (большего диаметра), в которую и входит выносной анод .трубки. Излучатель предназначается для панорамного просвечивания. Размеры фокуса трубки 1,5X5 мм; при напряжении 300 кВ трубка может работать с током 8 мА.

При использовании одного катодного элемента высоковольтного генератора могут применяться рентгеновские излучатели на 150 кВ: а) с трубкой с выносным полым анодом; размеры фокуса трубки 1,5x5 мм, предельный режим 150 кВ, 15 мА; б) с двухфокусной трубкой с односторонним боковым выходом излучения с фокусами 1,5X1,5 и 4х4 мм и предельными режимами соответственно 150 кВ, 8 мА и 150 кВ, 20 мА и в) с такой же трубкой, по с выходом излучения через оконце из вакуумно-непроницаемого бериллия с фокусами 0,4X0,4 и 2,5x2,5 мм и предельными режимами соответственно 150 кВ, 3 мА и 150 кВ, 12 мА.

Рис. 6-7. Рентгеновский излучатель на напряжение 300 кВ с рентгеновской трубкой с полым (незаземленным) анодом.

Западногерманская фирма Зейферт выпускает аппарат «Нзовольт-400» со сглаженным напряжением, подобный описанным, но на предельный режим 400 кВ, 10 мА. В состав аппарата входит рентгеновский излучатель (с масляной изоляцией) с рентгеновской трубкой на 400 кВ, соединяемый с катодным и анодным элементами высоковольтного генератора высоковольтными кабелями на 200 кВ. Рентгеновская трубка имеет два фокуса с размерами 1,8x1,8 и 4X4 мм и при напряжении 400 кВ может работать с токами соответственно 4 и 10 мА.
Переходим вновь к рассмотрению рентгенодефектоскопических аппаратов с излучателями в виде моноблоков и именно на напряжения 300 кВ и более, сравнительно мощных и массивных.

Имеются аппараты «Бальтограф» фирмы Бальто с моноблоками, в которых трубка работает на пульсирующем и даже сглаженном напряжении. В этих моноблоках применяются выпрямительные схемы с использованием в качестве высоковольтных вентилей селеновых выпрямителей. На рис. 6-8 изображен моноблок аппарата «Бальтограф RE 320/14» с поддерживающим его штативом-тележкой.

Рис. 6-8. Моноблок рентгенодефектоскопического аппарата «Бальтограф RE 320/14».
Аппарат рассчитан на предельный режим 320 кВ, 14 мА. В моноблоке применена газовая изоляция. Масса моноблока 220 кг. В моноблоке используется рентгеновская трубка с проточным масляным охлаждением; размеры фокуса трубки 3,6X3,6 мм.
В моноблоке применено однополупериодное питание рентгеновской трубки. Как уже указывалось (§ 4-3), при использовании полупроводниковых выпрямителей и малой величине емкости, параллельной рентгеновской трубке (что имеет место в рассматриваемом моноблоке), применение обычной однополупериодной вентильной схемы (рис. 4-14 и 4-16) не рекомендуется. Поэтому здесь использована видоизмененная схема, изображенная на
рис. 6-9. В рабочий полупериод вентили V1  и V2 пропускают ток, вентили же V3 и V4 находятся под обратным напряжением, которое вызывает незначительный ток утечки в этих вентилях. При переходе к холостому полу- периоду рентгеновская трубка оказывается практически полностью закороченной вентилями V3 и V4; в цепи, образованной всеми четырьмя вентилями, проходит незначительный ток, обусловленный утечками в вентилях V1 и V2. Аппарат имеет плавные регулировки напряжения па трубке и анодного тока трубки c возможностью предварительной установки режима. Имеется стабилизация анодного тока. По желанию в составе аппарата может быть использован более сложный пульт управления, обеспечивающий также стабилизацию напряжения на трубке.

Рис. 6-9. Принципиальная электрическая схема моноблока аппарата «Бальтограф RE 320/14».
В аппарате «Бальтограф RE 400/10», рассчитанном на предельный режим 400 кВ, 10 мА, излучателем является моноблок, в котором двухфокусная рентгеновская трубка питается сглаженным напряжением. Размеры фокусов трубки—1,5x1,5 и 4X4 мм. В моноблоке применена газовая изоляция. Масса моноблока — 750 кг.
Имеются рентгенодефектоскопические аппараты, в моноблоках которых попользуются секционированные рентгеновские трубки с выносным полым анодом. Рассмотрим отечественный аппарат РУП-400-5, рассчитанный на предельный режим 400 кВ, 5 мА, с секционированной рентгеновской трубкой типа 1,5-БПВ-400. Аппарат позволяет рентгенографировать изделия из сплавов на основе железа толщиной до 100 мм. В моноблоке этого аппарата применен каскадный высоковольтный трансформатор (рис. 6-10).
Каскадный высоковольтный трансформатор состоит из трех ступеней: в каждой из первых двух ступеней имеются первичная и передаточная обмотки и две высоковольтные секции; в третьей ступени передаточная обмотка отсутствует и ее место занимает обмотка накала. Передаточные обмотки служат как для передачи энергии (в каждой ступени) в анодную цепь трубки, так и для питания накала.

Таким образом, накал трубки изменяется вместе с изменением высокого напряжения. Отдельно накал трубки можно регулировать, настраивая реостат накала, находящийся во вторичной цепи накала; управление реостатом производится при помощи двух шнуров, выходящих из моноблока.

Рис. 6-10. Принципиальная электрическая схема моноблока отечественного рентгенодефектоскопического аппарата РУП-400-5 на 400 кВ.
В трансформаторе широко применяется метод ступенчатой изоляции.
В каждой ступени каскада средняя точка двух высоковольтных секции соединена с магнитопроводом, а концы секции — с первичной и передаточной обмотками. В результате внутри ступеней каскада напряжение, непосредственно воздействующее на изоляцию, равняется всего лишь. 1/6 полного напряжения трансформатора.
Схематический разрез моноблока представлен на рис. 6-11. Оригинальная конструкция ступени трансформатора позволила расположить рентгеновскую трубку на центральной оси моноблока.
Обмотки ступени охватываются магнитопроводом, собираемым из пластин сложной формы. В моноблоке используется масляная изоляция. Для выравнивания электрического поля введены экраны: при этом наружный экран электрически соединяется с концом второй ступени каскада, так что между этим экраном и кожухом моноблока действует не полное напряжение трансформатора, а только две трети. Высота моноблока (без трубки) 0,95 м, диаметр 0,55 м, масса 350 кг. Моноблок или укрепляется на штативе-тележке, или может транспортироваться при помощи подъемного крана.
Рентгеновская трубка имеет магнитную фокусировку. Управление током фокусирующей катушки, как и электрическое управление аппаратом в целом, сосредоточено в небольшом передвижном пульте. Регулировка напряжения — плавная при помощи вариатора. Аппарат имеет реле времени на 30 мин.

Рис. 6-11. Схематический разрез моноблока аппарата РУП-400-5.
1—3 — ступени каскада; 4 и 5 — бакелитовые трубы; 6 и 7 — экраны.
Ввиду весьма высокого напряжения и сравнительно большой величины внутренних емкостей эти последние оказывают существенное влияние на работу каскадного трансформатора. «Вторичный емкостный ток трансформатора (в нижней ступени, соединенной с землей) достигает при холостом ходе 25 мА, в то время как ток нагрузки равен 5 мА. Емкости распределяются вдоль вторичных обмоток неравномерно, так как к емкостям, образуемым вторичными обмотками, добавляются емкости между внутренним и внешним экранами и между внешним экраном и кожухом, которые особенно значительны.
Каскадный трансформатор имеет повышенное рассеяние. Весьма значителен и его намагничивающий ток. В итоге даже при холостом ходе коэффициент трансформации по напряжениям заметно отличается от коэффициента трансформации по виткам, а распределение напряжения между ступенями каскада может отклоняться от равномерного, причем и то и другое зависит от величины первичного напряжения. При номинальном его значении имеет место искажение формы кривой вторичного напряжения.
При работе с рентгеновской трубкой сказывается однополупериодный характер нагрузки. Имеет место дальнейшее искажение формы кривой вторичного напряжения. Зависимость падения напряжения и разности максимумов полуволн от тока нагрузки отличается от рассмотренной в § 4-2.
В отечественном рентгенодефектоскопическом аппарате РТД-1 на напряжение 1 000 кВ и ток до 3 мА также используется секционированная рентгеновская трубка с выносным полым анодом (Л. 278 и 279]. Источником высокого напряжения в моноблоке является резонансный трансформатор; изоляционной средой служит газ (азот с добавлением 10% элегаза или фреоиа-12) под давлением 150 Н/см2. Конструктивная схема моноблока примерно такая же, как и в моноблоке с резонансным трансформатором, изображенном па рис. 5-78. Рентгеновская трубка располагается по осп моноблока внутри обмоток трансформатора. Масса моноблока (с защитным чехлом, окружающим выносной анод) —900 кг.
Принципиальная электрическая схема аппарата представлена на рис. 6-12. Индуктивность рассеяния вторичной обмотки трансформатора и его емкости образуют колебательный контур с собственной частотой в пределах 450—500 Гц. Аппарат получает питание от генератора такой частоты. Магнитный поток вторичной обмотки замыкается через стальное ярмо, набранное из отдельных полос листовой стали, скрепленных со стальным кожухом моноблока по всему его диаметру. Накал трубки питается от отдельной обмотки резонансного трансформатора. Регулировка тока накала трубки осуществляется посредством электродвигателя, располагаемого на корпусе моноблока и соединенного изоляционным валом с устройствами блока накала катода, предназначаемыми для поддержания установленного значения анодного тока трубки.
Рентгеновская трубка имеет управляющую сетку, с .помощью которой обеспечивается отсечка анодного тока: ток проходит лишь в ту часть полупериода, когда напряжение на трубке близко к максимуму. Для питания системы отсечки используется емкостный ток резонансного трансформатора текущий на землю через высоковольтный электрод.


Рис. 6-12. Принципиальная электрическая схема моноблока отечественного рентгенодефектоскопического аппарата РТД-1 на 1 000 кВ.

1 — первичная обмотка резонансного трансформатора; 2 — вторичная обмотка; 3 — рентгеновская трубка; 4— блок накала катода; 5 — блок отсечки анодного тока; 6 — фокусирующая катушка; 7 — высоковольтный электрод; 8 — емкостный делитель; 9 — блок стабилизации напряжения; 10 — блок силового питания от электрической сети; 11 — двигатель; 12 — генератор; 13 — тахогенератор; 14 — блок стабилизации частоты.

Так как емкостный ток пропорционален вторичному напряжению резонансного трансформатора, то прибор, измеряющий этот ток, можно проградуировать в киловольтах и использовать для контроля напряжения на трубке.
Напряжение на трубке поддерживается неизменным с помощью системы стабилизации напряжения питающего генератора. Имеется также система стабилизации частоты.
Рентгенодефектоскопические аппараты на 1 000— 2 000 кВ, имеющие моноблоки с резонансными трансформаторами и секционированными рентгеновскими трубками, были разработаны впервые фирмой Дженерал Электрик [Л. 280—282]. Затем такие аппараты стали применяться для глубокой рентгенотерапии (§ 5-10). Одновременно эта аппаратура была предложена также для использования электронных пучков [Л. 283]. Рентгеновская трубка в этом случае заменяется ускорительной трубкой с выпуском электронов в атмосферу *. Аппарат РТД-1 также может быть применен для этой цели.

Рис. 6-13. Схема питания двухэлектродной импульсной трубки с помощью резонансного трансформатора повышенной частоты.
В [Л. 284] описываются аппараты, называемые ускорителями-трансформаторами, представляющие собой мощные моноблоки с секционированными ускорительными трубками, предназначаемые в первую очередь для выпуска электронов в атмосферу, но также и для получения рентгеновского излучения. В аппаратах типа ЭЛТ используются трансформаторы, работающие па напряжение обычной частоты 50 Гц, в аппаратах типа ЭЛИТА — импульсные трансформаторы с ударным возбуждением (трансформаторы Тесла). В отличие от ранее упоминавшихся резонансных трансформаторов они имеют собственную частоту, отличную от частоты питающей сети и равную обычно нескольким десяткам килогерц.
Принципиальная электрическая схема такого аппарата представлена на рис. 6-13. Конденсатор С4 заряжается перед очередным импульсом. Собственные частоты первичного и вторичного контуров, образованных емкостями C1 и распределенной емкостью С2 вторичного контура (в основном — емкостью вторичной обмотки), а также индуктивностями рассеяния трансформатора, одинаковы.
После замыкания первичной цепи (с помощью ионного контактора) в первичном и вторичном контурах возникают электрические колебания, при которых энергия, накопленная в конденсаторе С1 передается емкости С2 и расходуется на ускорение электронов в трубке.

* Разработке аппаратуры для использования электронных пучков в последние 10—15 лет уделялось большое внимание в связи с применением этих пучков в технологических целях (§ 1-6). Некоторые из этих аппаратов могут быть использованы также для получения рентгеновского излучения.
.                                                                                                   

Аппарат ЭЛИТА-1 рассчитан на напряжение 1 000 кВ; максимальное значение тока в импульсе 10 А, средняя мощность 8 кВт, длительность импульсов 4 мкс, максимальная частота повторения импульсов 300 Гц. Аппарат ЭЛИТА-500 рассчитан на напряжение 500 кВ; максимальный ток в импульсе 1,5 А, средняя мощность 1 кВт. В обоих аппаратах применяются специально для них разработанные (металлокерамические) отпаянные трубки. В первом аппарате могут использоваться трубки как для 'выпуска электронов, так и для создания рентгеновского излучения, во втором — только для последней цели. Изоляционной средой в моноблоках является газ SF6 под давлением. Массы моноблоков соответственно 120 и 40 кг.
Аппараты типа ЭЛИТА разработаны па напряжения до 3 000 кВ и предназначаются, как уже указывалось, в первую очередь: для выпуска электронов в атмосферу. Хотя они и называются импульсными, однако рассчитаны на длительную работу (при расчетной средней мощности).
Рассмотрим теперь мощные импульсные аппараты, предназначаемые в первую очередь для рентгенографирования быстро протекающих процессов. Такая отечественная аппаратура «открытого» типа описана в (Л. 286]. Здесь применяются двухэлектродные импульсные трубки, работающие по принципу рис. 4-58,а и рассчитанные на напряжения 1—5 МВ. Для питания этих трубок используется схема Аркадьева — Маркса (рис. 4-61).
Для этих же целей предназначается также аппаратура типа «Фекситрон» и «Фебетрон» на напряжения до 2 МВ фирмы Филд Эмшин Корпорейшн. Аппараты типа «Фекситрон» предназначены для получения рентгеновского излучения, аппараты типа «Фебетрон» — как для получения рентгеновского излучения, так и для выпуска электронов в атмосферу.
Аппарат «Фебетроп-701» на напряжение 600 кВ, в котором используются рентгеновские (или ускорительные) трубки на это напряжение, работает по принципу, представленному на рис. 4-59,а.
Аппарат выпускается в двух модификациях: а) высоковольтный генератор («пульсер») представляет собой моноблок и б) рентгеновская (или ускорительная) трубка вынесена в отдельный защитный кожух, соединяемый с «пульсером» высоковольтным коаксиальным кабелем. В высоковольтном генераторе применена схема Аркадьева— Маркса, получающая питание через выпрямитель на 30 кВ, давая тем самым 20-кратное увеличение напряжения в импульсе. Изоляционной средой является газ (фреон) под давлением. Разрядники имеют вид электровакуумных приборов, в которых извне можно изменять давление газа, регулируя этим наряду с изменением входного напряжения напряжение на трубке. Таким образом, на щите управления имеются две системы регулирования и контроля давления газа: а) для всего объема «пульсера» и б) для разрядников.
Использование аппаратов «Фекситрон» для скоростной рентгенографии описано в [Л. 287], аппаратов «Фебетрон» — для одновременной скоростной рентгено- и электрографии в [Л. 288, 289]. Аппараты «Фебетрон» могут быть также использованы для выпуска электронов в атмосферу в технологических целях.
Как уже указывалось в начале этого параграфа, основным методом рентгенодефектоскопии являются рентгеновские снимки. В отдельных случаях применяется рентгеновское визуальное просвечивание, как правило, с использованием усилителей яркости рентгеновского изображения, а в некоторых случаях и рентгенотелевидения.
Устройство для визуального просвечивания выпускается фирмой Зейферт. Оно представляет собой защитную кабину, внутри которой располагаются рентгеновский излучатель и контролируемое изделие. Последнее располагается на специальной подставке. Эту подставку и рентгеновский излучатель можно перемещать с тем, чтобы контролируемое изделие могло 'просматриваться в различных направлениях. Изображение можно рассматривать на экране для просвечивания или применять электронно-оптический усилитель яркости рентгеновского изображения (РЭОП), который перемещается на место экрана.



 
« Религия и психические болезни   Рентгенодиагностика заболеваний костей и суставов »