Методы и результаты исследования материалов катодов мощных рентгеновских трубок

• Автор: Ясколко, Антон Андреевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КОНСТРУКЦИИ И МАТЕРИАЛЫ КАТОДОВ

РЕНТГЕНОВСКИХ ТРУБОК.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ НА ОБРАЗЦАХ В ВИДЕ ФОЛЬГ

2.1 Метод и результаты измерения электросопротивления и степени черноты.

2.2. Метод и результаты измерения теплопроводности.

2.3. Метод и результаты исследования эмиссионных характеристик.

2.4. Метод и результаты измерения теплоемкости.

2.5. Метод и результаты испытаний образцов катодов на сопротивление высокотемпературной ползучести

2.6. Выводы к главе 2

ГЛАВА 3. ТЕРМООБРАБОТКА МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ВОЛЬФРАМА
3.1 Влияние термообработки на структуру фольг из модифицированного
вольфрама
3.2. Влияние термообработки на текстуру фольг из модифицированного вольфрама
3.3 Влияние термообработки на деформацию при испытаниях катодов
3.4 Влияние термообработки на теплофизические свойства фольг модифицированного вольфрама.
3.5 Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КАТОД С ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫМ ЭМИССИОННЫМ ПОКРЫТИЕМ.
4.1. Диффузионная сварка фольг XV и Та.
4.2. Материаловсдческие исследования исходного состояния биметаллических образцов, полученных методом диффузионной сварки
4.3. Исследование эмиссионных характеристик биметаллических катодов .
4.4. Материаловедческие исследования биметаллических катодов после испытаний
4.5 Выводы к главе 4
ГЛАВА 5 СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ КАТОДОВ ИЗ МОНО И
ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Впервые выявлено образование сетки наноразмерных пор по границам зерен в фольгах из модифицированного вольфрама при высокотемпературном отжиге. Разработана и защищена патентом РФ конструкция плоского биметаллического катода из фольг вольфрама и тантала. С и показано, что его работа выхода после термообработки стабильна при рабочих температурах в течение 0 часов и составляет 4,±0, эВ, что позволяет получить более чем трехкратное увеличение эмиссионного тока, по сравнению с вольфрамовым катодом. Разработаны экспериментальные методы исследований комплекса высокотемпературных свойств материалов на образцах в виде фольг. На основе результатов расчетно-экспериментальных исследований сформулированы рекомендации по применению тугоплавких материалов для изготовления катодов рентгеновских трубок различного назначения (компьютерная томофафия, ангиофафия, маммофафия и кардиология). Разработаны методы исследования комплекса тепло- и электрофизических (электросопротивление, степень черноты, теплопроводность, теплоемкость, работа выхода электронов) свойств материалов на образцах в виде фольг при температурах до °С. У-4%Та. Разработан режим термообработки модифицированного поликристаллического вольфрама и обнаружен эффект существенного повышения его сопротивления высокотемпературной ползучести. Результаты исследований влияния высокотемпературного отжига на структуру и свойства модифицированного калием вольфрама. Показано, что в результате высокотемпературного отжига в материале формируется сетка наноразмерных пор по границам зерен. Разработана конструкция биметаллического катода, обладающего повышенными эмиссионными характеристиками. Показано что такой катод имеет работу выхода на 0,3 эБ ниже, чем катод из пол и кристаллического вольфрама. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 4 доклада, 3 патента РФ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из наименований. Общий объем диссертации 0 страниц, включая рисунков и 5 таблиц. Работа была выполнена под научным руководством д. MJI. Таубина, оказавшего неоценимую помощь, как в организационных вопросах, так и в вопросах анализа и обобщения результатов. Большую помощь при проведении экспериментальных работ оказали В. Ф. Платонов, A. A. Колганов, Е. А. Богданов. Необходимо отметить большую помощь к. В.Н. Турчина, В. М Репникова, и к. В.М. Костина, при проведении материаловедчсских исследований, анализе и обсуждении полученных результатов. Автор выражает всем искреннюю благодарность за помощь и участие в работе. ГЛАВА 1. Источники рентгеновского излучения, имеющие малый размер фокусного пятна (микрофокусные) обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными источниками, размер фокусного пятна которых составляет 0,3 мм и выше [1 -7]. В качестве катода в таких трубках используется нитевидный, У-образный, проволочный катод [2, 4], выполненный, как правило, из поликристаллического вольфрама (рис. Преимуществом такого катода является простота фокусировки, однако небольшой размер области эмитирующей электроны (рис. Предельный ток таких катодов составляет несколько миллиампер, поэтому использовать их в мощных рентгеновских трубках невозможно. В традиционных рентгеновских трубках, применяемых в большинстве аппаратов медицинской диагностики, катод представляет собой спираль (рис. З.) [8], выполненную, как правило, из поликристаллической вольфрамовой проволоки марки ВА. Рис. Область эмитирующая электроны (1). Такая конструкция обеспечивает возможность получения малых фокусных пятен на аноде при сохранении или даже увеличении мощности рентгеновских трубок. В то же время, известно, что применение катодов плоской формы более эффективно по сравнению со спиралью, так как такой катод имеет более равномерное распределение электрического поля и, кроме того, большую площадь, что, также, важно для получения большей интенсивности рентгеновского излучения []. На рис. Рис. Схема фокусировки электронов, а)- с цилиндрической поверхности спирали; б)- с плоского катода. С [9]. Одновременно с этим, цилиндрическая геометрия спирали затрудняет фокусировку электронов. В настоящее время особый интерес Рис. З. Спиральный катод.