專利名稱：便攜式閃光x射線檢查儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于對容器內(nèi)貯物進(jìn)行監(jiān)測、對金屬物件探傷用或醫(yī)用的便攜式閃光X射線檢查儀。
現(xiàn)有的便攜式閃光X射線檢查儀(以下簡稱X射線檢查儀)乃是一種由螺旋形傳輸線式納秒脈沖高壓發(fā)生器、高頻高壓電源、冷陰極閃光X射線管等所組成的便攜式X射線檢查儀。該儀器由于其螺旋形傳輸線式納秒脈沖高壓發(fā)生器(以下簡稱螺式高壓發(fā)生器)一般采用樹脂等固體介質(zhì)絕緣或空氣絕緣，體積大而重，攜帶不便，絕緣的耐壓性較差，且其高壓發(fā)生器中螺旋形傳輸線的導(dǎo)電箔采用銅箔，成本高、制作較復(fù)雜，加之高壓發(fā)生器所需電源中的高壓電源又采用體大而笨重的工頻變壓器，使得X射線檢查儀就更為體積大、笨重，攜帶不便，并且工作人員操作時須離儀器太近，故而易受X射線輻射危險，因此極需改進(jìn)。
另外因現(xiàn)有的X射線檢查儀中的冷陰極閃光X射線管，因其陰極采用的是純場發(fā)射陰極，其制作工藝復(fù)雜且要求超高真空的工作環(huán)境，成本高，也需改進(jìn)。
本實用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有X射線檢查儀中螺式高壓發(fā)生器和高壓電源的結(jié)構(gòu)，而提供一種體積小、重量輕、制作簡便、且計數(shù)裝置可搖控、絕緣性能好、成本低、輕巧便于攜帶的閃光X射線檢查儀。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種便攜式閃光X射線檢查儀包括有殼體、設(shè)于殼體內(nèi)的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器、冷陰極閃光X射線管、設(shè)于殼體外的計數(shù)控制器，其中螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器為由螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)的組件和高壓充電電源所組成，所述組件包含有一閃光X射線管管室，設(shè)于此管室管壁外的內(nèi)、外鉛合金套管，螺旋形傳輸線、內(nèi)絕緣筒、后蓋板、后蓋板密封法蘭、設(shè)置于X射線管室管子中部處的前蓋板和設(shè)于此管內(nèi)后部的高壓輸出導(dǎo)桿、及軌道開關(guān)，軌道開關(guān)為由金屬開關(guān)蓋、開關(guān)底板、電極座、和設(shè)于開關(guān)蓋和電極座上的兩平行電極及連接開關(guān)底板和電極座用的絕緣襯塊所組成，在開關(guān)底板上設(shè)有充電輸入插座和連接此插座導(dǎo)電極的電饋線，外鉛合金套管的一端與前蓋相接，其另一端在管內(nèi)設(shè)有與地線相接用接地金屬管、螺帽和屏蔽用鉛合金窗口套，所述的螺旋形傳輸線為由內(nèi)、外兩條導(dǎo)電性好金屬箔和設(shè)于此金屬箔間的兩條絕緣薄膜重疊繞制的圓筒，其外圈始端的內(nèi)、外金屬箔分別與軌道開關(guān)的接地電極和另一電極相連接，且此另一極通過電饋線與充電輸入插座導(dǎo)電極相接，并由與此充電插座相接的插頭與高壓電源的高壓端相接，而其內(nèi)圈終端的內(nèi)金屬箔懸空，外金屬箔通過導(dǎo)電片與高壓輸出導(dǎo)桿相連接，所述的高頻高壓電源包括有低壓電源和高壓變換器，其中低壓電源包含有電池組和由小型變壓電器、整流濾波電路所組成的電池組充電電源部分及與此接連的穩(wěn)壓電源所組成的低壓電源部分，冷陰極閃光X射線管包括有外玻管、內(nèi)玻管所組成一體的殼體、法蘭盤、屏蔽筒、陰極和陽極，其中法蘭盤設(shè)于外玻管頂端，法蘭盤內(nèi)為一階梯孔，且在其上階梯處設(shè)一封閉的輸出窗，在其下階梯處設(shè)有陰極和屏蔽筒，陽極為一設(shè)置于玻璃殼體中心一端呈圓錐形的鎢金屬棒，且錐頂設(shè)于陰極中心，其另一端為一與內(nèi)玻管相封接的套帽，套帽中心設(shè)一伸出內(nèi)玻管可與高壓輸出導(dǎo)桿相接的伸出端，陰極為一圓環(huán)形陰極，其特征在于在螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器的螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)的組件中，其內(nèi)鉛合金套管表面設(shè)有一高導(dǎo)滋率的內(nèi)層磁棒，螺旋傳輸線包繞在此磁棒上，使內(nèi)鉛合金套管、內(nèi)層磁棒、螺旋傳輸線三者為一整體并置于內(nèi)絕緣筒內(nèi)，在內(nèi)絕緣筒外粘接一外層磁棒，在內(nèi)絕緣筒和外層磁棒的上部設(shè)有一開口，開口處設(shè)置軌道開關(guān)和充電輸入插座，且軌通開關(guān)的開關(guān)底板由絕緣襯塊或絕緣襯環(huán)與內(nèi)絕緣筒及前蓋板相連成一體，并在所有連接處、外層磁棒和絕緣襯環(huán)的外周及前蓋板的外平面澆注一層環(huán)氧樹脂絕緣密封層面形成一密封組件，并在此整個組件內(nèi)部灌注油絕緣介質(zhì)，螺旋形傳輸線的內(nèi)、外兩條金屬箔為鋁箔；所述的納秒脈沖高壓發(fā)生器的高壓變換器為一DC-DC變換器，它設(shè)置于殼體內(nèi)納秒脈沖高壓發(fā)生器的X射線管室的套管四周，在殼體內(nèi)后部設(shè)有可充電電池，低壓電源和增設(shè)了一個脈沖蓋形電路和一個受計數(shù)控制器控制的繼電器，計數(shù)控制器為一單獨件，它設(shè)置于殼體外，DC-DC變換器的電源由低壓電源供給二個不同電壓值電源，且此二個電源都與繼電器的聯(lián)鎖觸頭相串接后再與DC-DC變換器相聯(lián)接，脈沖整形電路、計數(shù)控制器電路的電源由低壓電源中的穩(wěn)壓部分供給，DC-DC變換器的輸出經(jīng)與小型納秒高壓脈沖發(fā)生器的軌道開關(guān)的不接地的那一電極相接后再與脈沖整形電路的輸入端相聯(lián)接，脈沖整形電路的輸出通過屏蔽電纜與殼體外的計數(shù)控制器的輸入端相聯(lián)接，計數(shù)控制器的輸出端與繼電器的控制線圈一端相接，繼電器控制線圈的另一端接地；冷陰極閃光X射線管，其陰極由屏蔽筒壓緊設(shè)置于法蘭的下階梯孔內(nèi)，法蘭盤凸臺與小型納秒高壓脈沖發(fā)生器外鉛合金套筒前端的接地金屬管相匹配，接地金屬管與螺母相接合并由窗口屏蔽套與接地金屬管間的螺合結(jié)構(gòu)置于屏蔽套內(nèi)，并壓合于螺母的另一端面上。
上述結(jié)構(gòu)的便攜式X射線檢查儀由高頻高壓變換器中的DC-DC變換器發(fā)生的直流高壓輸出，經(jīng)與小型納秒高壓脈沖發(fā)生器的軌道開關(guān)(火花平行開關(guān))的非接地極相接(還有另一個電極為接地極)，使其進(jìn)行高壓火花放電面使輸出變?yōu)橐桓哳l高壓狹脈沖，此狹脈沖輸至脈沖整形電路使其整形為一功率大的低頻寬脈沖，此低頻寬脈沖經(jīng)屏蔽電纜輸出至計數(shù)控制器，當(dāng)輸入脈沖數(shù)與計數(shù)器的予置數(shù)相等時，計數(shù)控制器有輸出，從而使與其相聯(lián)接的繼電器線圈斷電，其聯(lián)鎖觸頭就動作，使DC-DC變換器電源被切斷，亦就沒有高壓輸出，與此同時X射線管亦不工作了，從而用計數(shù)器就可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作面不受X射線的輻射危害。
本實用新型由于取消了大而笨的工頻高壓變壓器、并在小型納秒高壓脈沖發(fā)生器中采用了鋁箔制作螺旋形輸出線，采用了高導(dǎo)磁率的內(nèi)層、外層磁棒和在此發(fā)生器組件整體內(nèi)部灌注絕緣性能好的油作絕緣介質(zhì)，以及采用了設(shè)于殼體外的可搖控的計數(shù)器操作等改進(jìn)措施，使其具有體積小、重量輕、工藝簡單、制作方便、成本低、輸出功率大、絕緣性能好、質(zhì)量穩(wěn)定和易于產(chǎn)品化等優(yōu)點，尤其是采用油絕緣，使高壓發(fā)生器即使局部地方有擊穿時，也仍可自動彌補而恢復(fù)絕緣性能，這是固體絕緣介質(zhì)所無法達(dá)到的。
實施例便攜式閃光X射線檢查儀
圖1為本實施例的組裝圖圖2為螺式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器的組成原理圖圖3為圖1中的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖圖4為圖3的A-A剖視圖圖5為圖1中陰極閃光X射線管的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖6為圖5中陰極結(jié)構(gòu)示意圖圖7為圖1中低壓電源電路圖圖8為圖1中的DC-DC變換器電路圖圖9為圖1中脈沖整形電路的電路圖圖10為X射線檢查儀與計數(shù)控制器的使用狀態(tài)圖圖11為計數(shù)器的電路圖由圖1、10可見，本實施例的便攜式閃光X射線檢查儀為由殼體4、設(shè)于殼體4內(nèi)的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器3、冷陰極閃光X射線管2、高頻高壓變換器1、可充電電池5、低壓電源一脈沖整形電路6、繼電器7以及設(shè)于主機殼體4外的計數(shù)控制器8所組成，脈沖整形電路6的輸出與主機殼體外的計數(shù)控制器8的輸入端的聯(lián)接、計數(shù)控制器的輸出端與繼電器7控制線圈的聯(lián)接以及低壓電源供給計數(shù)控制器的電源線均由屏蔽電纜9來實現(xiàn)。
由圖3所示可見，本實施例的螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)組件為由負(fù)載管室32、內(nèi)鉛合金管316、內(nèi)層磁棒312、螺旋形傳輸線34、內(nèi)絕緣筒314、外層磁棒313、澆注的外絕緣層37所組成，其中內(nèi)鉛合金管316，內(nèi)層磁棒312和螺旋傳輸線34組為一體，并套設(shè)于管室32的尼龍管3201凸臺的后側(cè)，并置于內(nèi)絕緣筒314內(nèi)，在內(nèi)絕緣筒314外粘一層導(dǎo)磁率高的外層磁棒313，在內(nèi)絕緣筒314和外層磁棒313上開設(shè)一開口處，開口處上設(shè)有軌道開關(guān)36并在其金屬開關(guān)底座318上設(shè)有一充電輸入插座35，軌道開關(guān)的金屬開關(guān)底座318由絕緣襯塊365與內(nèi)絕緣筒314及前蓋板324相連成一體，前蓋板324通過其孔套粘結(jié)于尼龍管3201上，后蓋板310為一中心設(shè)有通氣孔的金屬板，它通過密封法蘭39、絕緣襯環(huán)381與絕緣筒314后端相密封，在密封法蘭39上設(shè)有油密封緩沖帽311，該緩沖帽在環(huán)境溫度改變時，對絕緣油的熱脹冷縮起緩沖作用，以確保油的密封，另在前蓋板324上設(shè)有補充油的注油孔33，在充電輸入插座35、軌道開關(guān)36與開關(guān)底座318等的連結(jié)處均涂有環(huán)氧樹脂密封膠，在外層磁棒313和絕緣襯環(huán)381的周面和前蓋板324的外平面上均澆注環(huán)氧樹脂密封層37，使螺旋傳輸線、軌道開關(guān)、負(fù)載管室等成為一個整體，并在其整體內(nèi)部空間灌注絕緣用油介質(zhì)。
上述開關(guān)底座318上所設(shè)的軌道開關(guān)為一帶有二個鎢銅合金圓柱電極的平行軌道式火花隙開關(guān)，它由開關(guān)蓋364、與開關(guān)蓋相連結(jié)電極361、電極座363，與此電極座相連的另一電極362及將開關(guān)底座318與電極座363相連成一體的絕緣襯墊365所組成，其開關(guān)蓋364與金屬開關(guān)底座318相連，且與地線相連接，其電極362通過電饋線319與充電輸入插座35相連。此種開關(guān)的優(yōu)點是開關(guān)的導(dǎo)通電壓也即是給傳輸線的充電電壓可通過調(diào)兩電極間間隙來進(jìn)行調(diào)節(jié)，開關(guān)的放電等效電感小，所以性能好。
上述的開關(guān)底座318上所設(shè)的充電輸入插座35由絕緣套353、設(shè)于套內(nèi)的金屬塊351、環(huán)氧絕緣膠354及接線頭352所組成(見圖3)，電饋線319與金屬塊351相接，并用環(huán)氧絕緣膠354密封固定在絕緣套353內(nèi)，并通過插入電纜插座插頭352與直流高壓充電電源的負(fù)極相接。
上述的螺旋形傳輸線34為由外導(dǎo)電鋁箔341、內(nèi)導(dǎo)電鋁箔342和兩絕緣箔343、344相間重疊后繞成的圓筒形結(jié)構(gòu)(參見圖4)，傳輸線的外圈始端的外鋁箔341通過鍍錫銅箔321與開關(guān)底座318相接，開關(guān)底座318又與內(nèi)焊有接地電極361的開關(guān)蓋364連接，并一起與地線相接，外圈始端的內(nèi)鋁箔342通過鍍錫銅箔322接到焊有另一開關(guān)電極的電極座363上，并通過電極座363、充電饋線319連接到充電輸入插座35上，傳輸線內(nèi)圈的終端，其內(nèi)鋁箔342懸空，其外鋁341通過穿過內(nèi)導(dǎo)磁棒312的縫隙與內(nèi)鉛筒316相聯(lián)接，并通過導(dǎo)電片再與設(shè)置于尼龍管3201后端的絕緣封蓋3202上的連接螺釘3203相聯(lián)接，該螺釘與高壓輸出導(dǎo)桿315相聯(lián)接。
設(shè)置于尼龍管3201前端的接地金屬管3101上設(shè)有一與其相螺合的螺帽3102，該螺帽與負(fù)載管室32內(nèi)設(shè)置的冷陰極閃光X射線管2的法蘭27相接，法蘭27又與陰(負(fù))極24相接，在螺帽3102前面設(shè)有一鉛窗口3104，在窗口3104外設(shè)有一與金屬管3101螺孔相螺合的窗口屏幕套3103，該屏幕套螺合于金屬管螺孔時使窗口3104壓緊螺帽3102，使螺帽3102與接地金屬管3103相緊密接合。
在本實施例中螺旋傳輸線的內(nèi)外導(dǎo)電鋁箔各采用二層厚20um(微米長)、寬80mm鋁箔，絕緣層為由6層厚15um，寬120mm聚丙烯薄膜組成，共繞35圈，在充電高壓電源為負(fù)10千伏時，可獲得輸出脈寬100納秒，峰值正150千伏的高壓脈沖，其重復(fù)頻率為1-5次/秒。且高壓發(fā)生器的重量僅為3.65kg，體積僅為Φ105×169m3(不包括管子室伸出部分)，且在整個組件中灌注了耐熱性好耐寒性好、粘度隨溫度變化小、絕緣性較好的甲基硅油作絕緣介質(zhì)，從而實現(xiàn)了體積小、重量輕、成本低、便于加工制作、絕緣性較好的目的。
在本實施例中低壓電源6由鎳鎘電池組E和變壓器B、橋式整流器D、電容電阻C1、R1濾波器所組成的電池組充電電源部分及與此相連的集成塊7812穩(wěn)壓電路所組成的低壓穩(wěn)壓電源部分所組成(參見圖7)。
高頻高壓DC-DC變換品1(參見圖8)為由高頻高壓轉(zhuǎn)換電路和倍壓電路所組成，其中高頻高壓轉(zhuǎn)換電路由VMOS功率晶體管和PWM(脈寬調(diào)制器)集成電路TL494以及帶鐵氧體磁芯的高頻變壓器B2對稱聯(lián)接而組成；其輸出端與由電容C2二極管D1、D2電阻R21、R22所組成的倍壓電路相聯(lián)接，并在倍壓電路的D2與R21間串聯(lián)-限流有附加電感L2，電感L2與電阻R21聯(lián)接點為DC-DC變換器的輸出端，它與高壓脈沖發(fā)生器3的軌道開關(guān)的一電極362相接，軌道開關(guān)的另一電極361接地，DC-DC變換器的輸出端還與脈沖整形電路6的輸入端相接；DC-DC變換器的電源為由低壓電源的電池組和低壓穩(wěn)壓電源兩部分分別供給，其中在電池組5和穩(wěn)壓低壓電源部分的輸出端均與繼電器常開觸頭相串后再與DC-DC變換器相聯(lián)接，以實現(xiàn)計數(shù)控制之用。DC-DC變換器的倍壓整流輸出的直流高壓電壓，經(jīng)高壓脈沖發(fā)生器中的軌道開關(guān)和電容C20的通，斷和充放電作用，使其輸至脈沖整形電路的為一高壓窄脈沖信號。
脈沖整形電中路6(圖9所示)為由R30C30濾波電路、晶體管開關(guān)電路和555時基電路所組成，其中晶體管開關(guān)電路為由三極管T31、T32和分壓電阻R31、R32、R33及穩(wěn)壓管W31等所組成，三極管T31的基極與電阻R31、R32之間的聯(lián)接點相接，集電極通過電阻R33與三極管T32的基極相接，T32的發(fā)射極接地，T32的集電極通過電阻R32、R31與濾波電路的輸出端相接，T31的發(fā)射極通過二極管D31，穩(wěn)壓管W31與濾波電路的輸出端相接，在T31發(fā)射極及地線間相接一供電用的電容C33，T31的集電極為晶體管開關(guān)電路的輸出端，它經(jīng)電容C31與555時基電路輸入端2腳相接，輸入端1腳與地線相接，5腳通過電容C32接地線，而輸出端3腳通過電阻R35屏蔽線與計數(shù)控制器的輸入相連接。
上述的脈沖整形電路經(jīng)濾波電路所得的信號，經(jīng)晶體管開關(guān)電路以取出DC-DC變換品輸出的負(fù)高壓直流電在高壓脈沖發(fā)生器的軌道開關(guān)通斷時的窄脈沖信號作取樣脈沖，然后經(jīng)時基電路的展寬，加大功率再輸出，這樣與高壓脈沖發(fā)生器脈沖數(shù)直接相關(guān)的大功率信號，通過屏蔽電纜9與主機外的計數(shù)控制器8連接，就可準(zhǔn)確有效地實現(xiàn)有線遙控。
計數(shù)控制電路8為由設(shè)置于控制器機殼81內(nèi)的濾波電容C41、門電路、計數(shù)電路、置數(shù)電路、開關(guān)控制電路及設(shè)置于機殼面上的信號燈、置數(shù)電路的撥盤開關(guān)等所組成，由圖11所示可見，其計數(shù)電路為由CMOS電路中的二極CD4029所組成的可予置可逆計數(shù)的計數(shù)電路，置數(shù)電路為二個10進(jìn)制撥盤開關(guān)組成，并由CD4093二級與非門組成的整形電路與濾波電容串接整形后，再與計數(shù)電路的輸入端相連接，計數(shù)電路的輸出端再經(jīng)CD4093與非門倒相和二極管D41、電阻R45相匹配后與開關(guān)控制電路的輸入端相接，在計數(shù)電路中，二極DC4029的VCC、B/D、U/D端子均接地，J0、J1、J2、J3端子均與電阻R41、R42、R43、R44及10進(jìn)撥盤開關(guān)相接，電阻R41、R42、R43、R44的另一端與地線相接，第一級DC4029的CL端子為輸入端，Ci端子與地線相接，Co端子與第二極CD4029的CL端子相接，第二級的Co端子為計數(shù)電路的輸出端，二級CD4029中的PE端子均與電容C43一端相接，并經(jīng)R40接地，而計數(shù)電路中二級CD4029的電壓端子VDD與開關(guān)控制電路的輸出端相聯(lián)接，兩個VDD端子又分別與電容C42和C43的一端相接，電容C42的另一端接地，電容C43的另一端與CD4029的PE端子相接。
本實施例中的開關(guān)控制電路為由三極管T41、T42、T43可控硅G和電阻、電容，及二極管等所組成，低壓電源來的12V穩(wěn)壓電壓與三極管T42的發(fā)射極相接，T42的集電極為電源電壓的輸出點，且此電壓經(jīng)電阻R53電容C44電路供給晶體管電路，三極管T41的基極與計數(shù)電路的輸出端相接，T41的發(fā)射極與可控硅G的控制極相接，可控硅G漏極接地，源極接于與電源相串接的R48、R49、R50的R48和R49的串聯(lián)接點上，T43的基極接于電阻R49和R50的串接接點上，T43的集電極與T42的基極相接，并通過分壓電阻R51與電源12V穩(wěn)壓電壓相聯(lián)接，以及通過并聯(lián)的R52、C45電路與開關(guān)K4的一端相接，開關(guān)K4的另一端接地，上述T42集電極為電源電壓輸出點，它通過二極管D42與繼電器J線圈一端相接，通過二極管D43與計數(shù)電路的二級CD4029的電壓端子VDD相聯(lián)接，繼電器J線圈另一端接地，T42的發(fā)射極經(jīng)二極管D44、D45接地。
上述開關(guān)控制電路當(dāng)開關(guān)K4為接通位置時，三極管T42導(dǎo)通，接著T43導(dǎo)通，12V電源電壓通過二極管R48向電容C42充電，同時二極CD4029的PE端子為正電位，置數(shù)器就可置數(shù)進(jìn)去；與此同時繼電器J接通，高壓脈沖發(fā)生器就開始工作，計數(shù)器就有脈沖輸入，此時T41不通，可控硅G不導(dǎo)通，因T43導(dǎo)通，所以開關(guān)K4即使斷開，因T43的導(dǎo)通，T42仍然導(dǎo)通，亦即計數(shù)器繼續(xù)工作，待當(dāng)輸入的脈沖數(shù)與計數(shù)電路上的予置數(shù)相等時，計數(shù)電路有一個信號輸出，使得T41導(dǎo)通，從而使可控硅導(dǎo)通，此時T43基極電位改變，使T43不導(dǎo)通，T42亦不導(dǎo)通，繼電器J斷電，從而使得高壓脈沖發(fā)生器斷電源而停止工作，而實現(xiàn)了計數(shù)控制。
本實施例由于采用了線路簡單的DC—DC高頻高壓變換器，比同類產(chǎn)品價格低，重量降低20％，采用倍壓電路可降低變壓器電壓，采用VMOS晶體管可提高效率，從而使主機具有重量輕、體積小、便于攜帶等優(yōu)點，而其增設(shè)的與主機分體的遙控計數(shù)器，和設(shè)于主機內(nèi)和其相配的脈沖整形電路，使操作者能在遠(yuǎn)處(離主機10米)進(jìn)行計數(shù)控制，從而使操作者能免受主機X射線輻射的危害。
由圖5-6所示可見，本實施例的冷陰極閃光X射線管由外玻管21、內(nèi)玻管22、陽極23、屏蔽筒25、陰極24、輸出窗26、法蘭27所組成。其中外玻管21與內(nèi)玻管22連結(jié)成一體，法蘭盤27與外玻管21的頂端相接，法蘭27可由可伐法蘭271和窗筒272所組成，窗筒272其外周面與可伐法蘭271相焊成一體，其內(nèi)為呈階梯孔，且在上階梯孔2721階梯處設(shè)置一薄膜輸出窗26，在窗筒272的下階梯孔2722處設(shè)有陰極24和屏蔽筒25，屏蔽筒25連結(jié)于法蘭盤27的窗筒272上，并將陰極24壓緊于階梯孔2722，發(fā)射陰極24為由碳?xì)謭A環(huán)片的爆炸發(fā)射陰極241和二個陰極支撐不銹鋼圓環(huán)片242所組成，其中碳?xì)謭A環(huán)片的孔徑Φ為6-9mm，厚度d為1-3mm，且此陰極片夾于兩支撐鋼片之間，三者的外徑相等，陰極支撐鋼環(huán)片環(huán)孔孔徑則大于陰極環(huán)孔孔徑，為了使用X射線管發(fā)射時不受尖銳角的影響，將陰極支撐鋼環(huán)片中的環(huán)孔設(shè)計為放射形(參見圖6)；陽極23設(shè)置于玻外管21的中心，其頂部為直徑為1-5mm的圓錐體，且其錐頂部設(shè)置于陰極圓環(huán)片的環(huán)孔中心處，陽極的底部為一套帽233，套帽233的周邊與內(nèi)玻管22的頂部相密封，而套帽232中心為陽極23，它伸出于內(nèi)玻管22的底端，陽極23伸出端與高壓輸出導(dǎo)桿315相聯(lián)接。
本實用新型采用以碳?xì)謭A環(huán)片作爆炸發(fā)射陰極、以不銹鋼圓環(huán)片作支撐的陰極結(jié)構(gòu)，不僅結(jié)構(gòu)更為合理，減少尖銳處電場集中效應(yīng)，而且碳?xì)株帢O在高壓脈沖用下，比現(xiàn)有的陰極更易形成新的發(fā)射中心，所以發(fā)射電流大，壽命長，經(jīng)測試它可在150KV的脈沖高壓下(脈沖寬度為100毫微秒左右)，管子的阻抗只有300-500歐姆，而其X射線強度為在距窗品300mm處可達(dá)3毫侖，X射線源的焦點可達(dá)Φ1.5mmm，且起動時間很短，一般小于毫微秒(Ins)。
由上述實施例的結(jié)構(gòu)詳述可見，本實施例的便攜式閃光X射線檢查儀具有體積小、重量輕、絕緣性能好，制作方便，便于攜帶X射線管發(fā)射電流大、壽命長，穩(wěn)定性好、計數(shù)可遙控對人體無X射線輻射危害的閃光X射線檢查儀。
權(quán)利要求1.一種便攜式閃光X射線檢查儀包括有殼體、設(shè)于殼體內(nèi)的螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器、冷陰極閃光X射線管、設(shè)于殼體外的計數(shù)控制器，其中螺旋形傳輸線式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器為由螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)的組件和高壓充電電源所組成，所述組件包含有一閃光X射線管管室，設(shè)于此管室管壁外的內(nèi)、外鉛合金套管，螺旋形傳輸線、內(nèi)絕緣筒、后蓋板、后蓋板密封法蘭、設(shè)置于X射線管室管子中部處的前蓋板和設(shè)于此管內(nèi)后部的高壓輸出導(dǎo)桿、及軌道開關(guān)，軌道開關(guān)為由金屬開關(guān)蓋、開關(guān)底板、電極座、和設(shè)于開關(guān)蓋和電極座上的兩平行電極及連接開關(guān)底板和電極座用的絕緣襯塊所組成，在開關(guān)底板上設(shè)有充電輸入插座和連接此插座導(dǎo)電極的電饋線。外鉛合金套管的一端與前蓋相接，其另一端在管內(nèi)設(shè)有與地線相接用接地金屬管、螺帽和屏蔽用鉛合金窗口套，所述的螺旋形傳輸線為由內(nèi)、外兩條導(dǎo)電性好金屬箔和設(shè)于此金屬箔間的兩條絕緣薄膜重疊繞制的圓筒，其外圈始端的內(nèi)、外金屬箔分別與軌道開關(guān)的接地電極和另一電極相連接，且此另一極通過電饋線與充電輸入插座導(dǎo)電極相接，并由與此充電插座相接的插頭與高壓電源的高壓端相接，而其內(nèi)圈終端的內(nèi)金屬箔懸空，外金屬箔通過導(dǎo)電片與高壓輸出導(dǎo)桿相連接，所述的高頻高壓電源包括有低壓電源和高壓變換器，其中低壓電源包含有電池組和由小型變壓電器、整流濾波電路所組成的電池組充電電源部分及與此接連的穩(wěn)壓電源所組成的低壓電源部分，冷陰極閃光X射線管包括有外玻管、內(nèi)玻管所組成一體的殼體、法蘭盤、屏蔽筒、陰極和陽極，其中法蘭盤設(shè)于外玻管頂端，法蘭盤內(nèi)為一階梯孔，且在其上階梯處設(shè)一封閉的輸出窗，在其下階梯處設(shè)有陰極和屏蔽筒，陽極為一設(shè)置于玻璃殼體中心一端呈圓錐形的鎢金屬棒，且錐頂設(shè)于陰極中心，其另一端為一與內(nèi)玻管相封接的套帽，套帽中心設(shè)一伸出內(nèi)玻管可與高壓輸出導(dǎo)桿相接的伸出端，陰極為一圓環(huán)形陰極，其特征在于在螺旋形傳輸或式小型納秒脈沖高壓發(fā)生器的螺旋形傳輸線與軌道開關(guān)的組件中，其內(nèi)鉛合金套管表面設(shè)有一高導(dǎo)滋率的內(nèi)層磁棒，螺旋傳輸或包繞在此磁棒上，使內(nèi)鉛合金套管、內(nèi)層磁棒、螺旋傳輸線三者為一整體并置于內(nèi)絕緣筒內(nèi)，在內(nèi)絕緣筒外粘接一外層磁棒，在內(nèi)絕緣筒和外層磁棒的上部設(shè)有一開口，開口處設(shè)置軌道開關(guān)和充電輸入插座，且軌道開關(guān)的開關(guān)底板由絕緣襯塊或絕緣襯環(huán)與內(nèi)絕緣筒及前蓋板相連成一體，并在所有連接處、外層磁棒和絕緣襯環(huán)的外周及前蓋板的外平面澆注一層環(huán)氧樹脂絕緣密封層面形成一密封組件，并在此整個組件內(nèi)部灌注油絕緣介質(zhì)，螺旋形傳輸線的內(nèi)、外兩條金屬箔為鋁箔；所述的納秒脈沖高壓發(fā)生器的高壓變換器為一DC-DC變換器，它設(shè)置于殼體內(nèi)納秒脈沖高壓發(fā)生器的X射線管室的套管四周，在殼體內(nèi)后部設(shè)有可充電電池，低壓電源和增設(shè)了一個脈沖整形電路和一個受計數(shù)控制器控制的繼電器，計數(shù)控制器為一單獨件，它設(shè)置于殼體外，DC-DC變換器的電源由低壓電源供給二個不同電壓值電源，且此二個電源都與繼電器的聯(lián)鎖觸頭相串接后再與DC-DC變換器相聯(lián)接，脈沖整形電路、計數(shù)控制器電路的電源由低壓電源中的穩(wěn)壓部分供給，DC-DC變換器的輸出經(jīng)與小型納秒高壓脈沖發(fā)生器的軌道開關(guān)的不接地的那一電極相接后再與脈沖整形電路的輸入端相聯(lián)接，脈沖整形電路的輸出通過屏蔽電纜與殼體外的計數(shù)控制器的輸入端相聯(lián)接，計數(shù)控制器的輸出端與繼電器的控制線圈一端相接，繼電器控制線圈的另一端接地；冷陰極閃光X射線管，其陰極由屏蔽筒壓緊設(shè)置于法蘭的下階梯孔內(nèi)，法蘭盤凸臺與小型納秒高壓脈沖發(fā)生器外鉛合金套筒前端的接地金屬管相匹配；接地金屬管與螺母相接合并由窗口屏蔽套與接地金屬管間的螺合結(jié)構(gòu)置于屏蔽套內(nèi)，并壓合于螺母的另一端面上。
2.按權(quán)利要求1所述的便攜式閃光X射線檢查儀，其特征在于傳輸線的鋁箔為由2層厚20mm，寬80μm的鋁箔組成，而介于鋁箔間的絕緣膜為由6層厚15μm寬120mm聚丙烯薄膜所組成。
3.按權(quán)利要求1所述的便攜式閃光X射線檢查儀，其特征在于在螺旋形傳輸線內(nèi)、外所設(shè)的內(nèi)、外導(dǎo)磁棒為高導(dǎo)磁率的高頻磁棒，在螺旋形傳輸線小型納秒脈沖高壓發(fā)生器組件內(nèi)灌注的絕緣油介質(zhì)為甲基硅油。
4.按權(quán)利要求1所述的便攜式閃光X射線檢查儀，其特征在于在納秒脈沖高壓發(fā)生器的后蓋板設(shè)置于密封法蘭上，后蓋板中心設(shè)有一通氣用通孔，密封法蘭上設(shè)有一油密封緩沖帽，密封法蘭通過絕緣襯環(huán)與內(nèi)絕緣筒連接。
5.按權(quán)利要求1所述的便攜式閃光X射線檢查儀，其特征在于其所述的高頻高壓DC-DC變換為由高頻高壓轉(zhuǎn)換電路和倍壓電路所組成，其中高頻高壓轉(zhuǎn)換電路由VMOS功率晶體管、PWM集成電路TL494和帶鐵氧體磁芯的高頻變壓器B2對稱聯(lián)接而組成，其輸出端與由電容C2二極管D1、D2電阻R21、R22所組成的倍壓電路相聯(lián)接，并在倍壓電路的D2與R21間串接一限流的附加電感L2，電感L2與電阻R21聯(lián)接點為DC-DC變換器的輸出端，它與主機中高壓脈沖發(fā)生器的平行軌道開關(guān)K2的一電極相接，平行軌道開關(guān)的另一電極接地，DC-DC變換器的輸出端還與脈沖整形電路的輸入端相接，DC-DC變換器的電源為由低壓電源的電池組和低壓穩(wěn)壓電源兩部分分別供給，電源組和穩(wěn)壓低壓電源部分的輸出端均與繼電器常開觸頭相串后再與DC-DC變換器相聯(lián)接。
6.按權(quán)利要求1所述的閃光X射線檢查儀，其特征在于其所述的計數(shù)可控高頻高壓電源的脈沖整形電路為由R30C30濾波電路、晶體管開關(guān)電路和555時基電路所組成，其中晶體管開關(guān)電路為由三極管T31、T32和分壓電阻R31、R32、R33及穩(wěn)壓管W31等所組成，三極管T31的基極與電阻R31、R32之間的聯(lián)接點相接，集電極通過電阻R33與三極管T32的基極相接，T32的發(fā)射極接地，T32的集電極通過電阻R32、R31與濾波電路的輸出端相接，T31的發(fā)射極通過二極管D31，穩(wěn)壓管W31與濾波電路的輸出端相接，在T31發(fā)射極及地線間相接一供電的電容C33，T31的集電極為晶體管開關(guān)電路的輸出端，它經(jīng)電容C31與555時基電路的輸出端2腳相接，輸入端1腳與地線相接，5腳通過電容C32接地線，而輸出端3腳通過電阻R35后用屏蔽線與計數(shù)控制器的輸入相連接。
7.按權(quán)利要求1所述的閃光X射線檢查儀，其特征在于其所述的計數(shù)控制電路為由設(shè)置于控制器機殼內(nèi)的濾波電容C41、門電路、計數(shù)電路、置數(shù)電路、開關(guān)控制電路及設(shè)置于機殼面上的信號燈、置數(shù)電路的撥盤開關(guān)等所組成，其計數(shù)電路為由CM0S電路中的二極CD4029所組成的可予置可逆計數(shù)的計數(shù)電路，置數(shù)電路為二個10進(jìn)制撥盤開關(guān)組成，并由CD4093二極與非門組成的整形電路與濾波電容串接整形后，再與計數(shù)電路的輸入端相聯(lián)接，計數(shù)電路的輸出端再經(jīng)CD4093與非門倒相和二極管D41電阻R45匹配后與開關(guān)控制電路的輸入端相接，開關(guān)控制電路為由三極管T41、T42、T43、可控硅G和電阻、電容、二極管等所組成，低壓電源來的12V穩(wěn)壓電壓與三極管T42的發(fā)射極相接，T42的集電極為電源電壓的輸出點，三極管T41的基極與計數(shù)電路的輸出端相接，T41的發(fā)射極與可控硅G的控制極相接，可控硅G的漏極接地，源極接于與電源相串接的R48和R49的串聯(lián)接點上，T43的基極接于電阻R49和R50的串接接點上，T43的發(fā)射極經(jīng)二極管D44、D45開關(guān)K4接地，T43的集電極與T42的基極相聯(lián)，并通過分壓電阻R51與12V電源穩(wěn)壓電壓相聯(lián)接，以及通過并聯(lián)的R52、C45電路與開關(guān)K4的一端相接，開關(guān)K4的另一端接地，上述T42集電極為電源電壓輸出點，它通過二極管D42與繼電器J線圈一端相接，并通過二極管D43與計數(shù)電路的二極CD4029的電壓端子VDD相聯(lián)接，繼電器J線圈另一端接地，兩個VDD端子又分別與電容C42和C43的一端相接，電容C42的另一端接地，電容C43的另一端與兩CD4029中的兩PE端子相接。
8.按權(quán)利要求1所述的便攜式閃光X射線檢查儀，其特征在于圓環(huán)形陰極為由兩支撐陰極的環(huán)形薄不銹鋼片和設(shè)置于此兩支撐陰極之間的碳?xì)謭A環(huán)片爆炸發(fā)射陰極所組成，其中碳?xì)汁h(huán)片的環(huán)孔孔徑小于支撐陰極環(huán)片的環(huán)孔孔徑，支撐陰極環(huán)片的孔徑呈放射形，陰極由屏蔽筒壓緊設(shè)設(shè)置于法蘭的下階梯孔內(nèi)，屏蔽筒連結(jié)于法蘭盤上。
9.按權(quán)利要求1所述的便攜式閃光X射線檢查儀，其特征在于爆炸發(fā)射陰極碳?xì)謭A環(huán)片的孔徑為6-9mm，厚度為1-3mm，陽極頂部圓錐體的直徑為1-5mm。
專利摘要一種便攜式閃光X射線檢查儀包括有殼體、設(shè)于殼體內(nèi)的螺旋形傳輸線小型納秒脈沖高壓發(fā)生器、冷陰極閃光X射線管、計數(shù)控制器，其特征在于脈沖高壓發(fā)生器中的螺旋形傳輸線的兩條金屬箔為鋁箔，其與軌道開關(guān)的組件用環(huán)氧樹脂密封，組件內(nèi)灌注油絕緣介質(zhì)，發(fā)生器的高頻高壓電源為由體積小、重量輕的電子電路所組成，并在其輸出端增設(shè)了一個與殼體外計數(shù)控制器遠(yuǎn)傳相匹配的脈沖整型電路和受計數(shù)控制器控制的繼電器，其X射線管的陰極為碳?xì)汁h(huán)片爆炸發(fā)射陰極。
文檔編號G01N23/083GK2247811SQ96212209
公開日1997年2月19日 申請日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月31日
發(fā)明者張奇, 李悌興, 王德安, 呂慶年, 郭京東 申請人:北京科電高技術(shù)公司