Изготовление катодных узлов

Как уже было указано, в рентгеновских трубках применяются в основном проволочные катоды прямого накала. Материалом тела накала традиционно служит вольфрам, обладающий достаточно высокой и постоянной электронной эмиссией и большим сроком службы.

Плоская спираль должна иметь правильную форму с очень малым и постоянным расстоянием между соседними витками (с постоянным шагом). При традиционном способе изготовления плоских спиралей вольфрамовая проволока предварительно обматывается медной проволокой диаметром 0,08-0,1 мм; затем навивается в оправке на керн (стальная проволока диаметром 1-1,5 мм) между двумя направляющими дисками. Затем диски сжимаются, закрепляются винтом и оправка вместе со спиралью отжигается в водороде для устранения внутренних напряжений в вольфраме и сохранения правильной форме спирали. После отжига в водороде спираль извлекают из оправки и помещают в азотную кислоту, где медная проволока травится и между витками образуется заданный зазор. После травления спираль тщательно промывается в горячей и холодной дистиллированной воде.

Винтовая спираль (рис.3.6) получается навивкой вольфрамовой проволоки на стальную проволоку диаметром 0,8-1 мм с заданным числом витков (20-22) и заданным (0,5-0,6 мм) шагом. Концы спирали изгибают так, чтобы обеспечить прочное крепление в держателях

Петлеобразная нить накала изготовляется с помощью оправки, представляющей собой стальную пластинку со штырьками, расположенными таким образом, чтобы обернутая вокруг них проволока образовала петли необходимых формы и размеров . Для облегчения снятия навитой проволоки с оправки последняя делается составной из двух параллельно расположенных пластин, связанных шарниром.

Рис. 3.6. Винтовая спираль

Вольфрамовая спираль той или иной формы монтируется в фо­кусирующем устройстве катода при помощи держателей спирали (молибденовая проволока диаметром 0,8-1,5 мм). Соединение концов спирали с держателями должно быть прочным и обеспечивать хороший электрический контакт. Приваривание точечной или дуговой сваркой оказывается ненадежным, так как концы вольфрамовой спирали делаются ломкими. Поэтому крепление спирали в держателях обычно производится зажимом.

Изоляция одного из держателей спирали от корпуса фокусирующего устройства катода осуществляется при помощи слюды иди керамики. Слюдяные изоляторы обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что при нагревании слюда выделяет большое количество газов, а при высокой температуре - кристаллизационную воду.

Для концентрирования потока электронов в узкий пучок в электронных рентгеновских трубках применяется специальное приспособление – фокусирующее устройство. В зависимости от формы фокуса фокусирующие устройства катодов рентгеновских трубок разделяются создающие круглый и линейный фокус.

В конструктивном отношении фокусирующие устройства того и другого типа разнятся по форме, размеру, способу крепления держателей, экранировке и т.п. Форма, размеры и строение фокуса зависят от формы и размеров фокусирующего устройства и положения спирали в нем. Поэтому при проектировании рентгеновских трубок необходимо выбирать такую конфигурацию фокусирующего устройства, которая обеспечивала бы нужные форму и размера фокуса.

Для получения круглого фокуса накаливаемая нить делается в виде плоской спирали. Фокусировка электронов достигается помещением спирали в цилиндрическое углубление фокусирующего устройства.

Рис. 3.7. Конструкция катода высоковольтной безопасной трубки 1-БПМ-200

Катоды современных трубок типа БПМ (рис.3.8) снабжены массивным стальным фокусирующим устройством, внутри которого укреплен вольфрамовый диск толщиной около 3 мм, служащий для поглощения излучения направленного в сторону катода. Плоская вольфрамовая спираль крепится на двух молибденовых держателях, один из которых укреплен в центре никелевого диска, расположённого над вольфрамовым диском, а второй сварен с вводом катодной ножки и проходит через диски, будучи изолирован кварцевой трубочкой иди керамическим изолятором. Во избежание образования большие градиентов поля на вводах и стойках катода, имеющих малые радиусы кривизны и острия, последние закрываются стальным цилиндрическим экраном, который прикрепляется к фокусирующей головке катода винтами или заранее припаивается медью в водороде.

Для получения линейного фокуса углубление и канавка для помещения спирали фрезеруется в массивном теле катода, представляющем собой стальной цилиндр с проточкой в нижней части для втулки крепления катода на стеклянной ножке. Концы винтовой спирали зажимают в крючках молибденовых держателей, один из которых снабжен керамическим изолятором (рис.3.8). Затем держатели вставляют в со­ответствующие отверстия в теле катода и, установив спираль на определенном уровне, закрепляют их винтами. Глубину посадки спирали контролируют шаблоном.

Рис. 3.8. Конструкция массивного катода диагностической трубки

с линейным фокусным пятном

После сборки катода и укрепления его на стеклянной ножке производят, так называемую, формовку спирали. Формовка спирали заключается в прокаливании её электрическим током в атмосфере водорода и имеет целью устранить внутренние напряжения в спирали и закрепить её форму. Дело в том, что если спираль при сборке была хотя бы немного напряжена, то при первом прокаливании она может деформироваться. Небольшие деформации исправляют пинцетом, после чего катод снова прокаливают и если при этом деформации спирали не наблюдаются, то катод считается годным.

Вводы тока накала соединяются с вторичной обмоткой понижающего трансформатора. Катод вводится под колпак, устанавливается на уровне смотрового окна и через 30-40 секунд после впуска водорода, т.е. после полного вытеснения воздуха из колпака, включают накал спирали.

Выводить катод из под колпака следует после его остывания, так как в противном случае, он может окислиться на воздухе и, кроме того, может воспламениться гремучая смесь водорода с воздухом, образующаяся у выхода из колпака.

При прокаливании спирали в водороде одновременно происходит проверка сборки катода на наличие контактов и отсутствие коротких замыканий, а также восстановление окислов и очистка спирали от загрязнений (жиры, масла и т.п.), так как они дают с водородом газообразные соединения.