Рентгеновская трубка

Рентгеновская трубка – источник рентгеновского излучения, возникающего при бомбардировке вещества анода электронами, эмитируемыми катодом электровакуумной трубки и ускоренными электрическим полем. Обычно менее 1%, преобразуется в энергию рентгеновского излучения. На тормозное излучение накладывается характеристическое излучение из анода.

Наиболее распространены рентгеновские трубки с неподвижным либо вращающимся водоохлаждаемым анодом мощностью в несколько кВт

Основные характеристики трубок: ускоряющее напряжение - (1- 500 кВ), электронный ток - (0,01 мА- 1 А), удельная мощность, рассеиваемая анодом – (10-10⁴ Вт/мм² Кпд рентгеновской трубки составляет 0,1 – 3%.

Ускорители прямого действия

Частицы двигаются вдоль оси вакуумированной ускорительной трубки. Между электродами, расположенными у торцов трубки, создается ускоряющая разность потенциалов. Энергия, приобретаемая частицами равна заряду, умноженному на пройденную разность потенциалов. Максимально достижимая энергия определяется наибольшей разностью потенциалов (15-18 МВ) которую можно создать без пробоя. Последний электрод ускоряющей системы находится при потенциале земли

Электростатический ускоритель Ван-де-Граафа Используется механическом переносе зарядов на непроводящей ленте через пространство, к которому приложена разность потенциалов, создаваемая переносимыми зарядами, заряжающими высоковольтный кондуктор. Разность потенциалов приложена к ускоряющей трубке, внутри которой создаётся вакуум.

От разрядника с напряжением 20-30 кВ заряжается движущаяся непроводящая лента, которая транспортирует заряд в изготовленную из металла полую сферу - кондуктор. Внутри E = 0 При радиусе R, заряде Q, потенциал на поверхности

U = Q/4pe₀R , E = Q/4pe₀R² I = vbs

где v — скорость ленты; b - ее ширина; s —поверхностная плот­ность заряда на ленте. U_max ограничивается электрическим пробоем между кондуктором и баком ускорителя, находящимся под потенциалом земли U_max = RE_max, где E_max - электрическая прочность газа, окружающего кондуктор. Типичные значения U = 5 МВ при R = 1 м.

Диаметр пучка не более 1 см.

Зарядное устройство, высоковольтный кондуктор и ускорительная трубка размещены в баке, наполненном специальным газом до давления 1 МПа (смесь N₂ – CO₂ c CCl₂F₂ , SF₆ или благородным газом) устойчивым к электрическому пробою.

При напряжении на кондукторе 5 МВ диаметр бака около 1м, высота 2-2,5 м, Ускоритель на 10 МВ имеет диаметр бака 4,5 м и высоту около 14м. Токи пучков достигают единиц мА.

Основные достоинства ускорителей Ван-де-Граафа – возможность плавного изменения энергии ускоряемых частиц и малый разброс энергий частиц в пучке ( DE/E £ 10^-4 – 10^-5). Ток пучка на ускорителях Ван-де-Граафа может достигать нескольких миллиампер