Arten von Röntgenröhren und Hochspannungsnetzteilen

Spezifikation der Anwendung

Arten von Röntgenröhren und Hochspannungsnetzteilen

Röntgenröhren gibt es in verschiedenen Formen und Größen für unterschiedliche Anwendungen, und es gibt eine Vielzahl von Hochspannungsnetzteilen und Steuerkreisen. In diesem Abschnitt werden verschiedene Typen von Röntgenröhren und drei Typen von Hochspannungsschaltungen beschrieben: Einfache Röntgenröhre, Röntgenröhre mit Be-Fenster, Drehanoden-Röntgenröhre, Keramik-Röntgenröhre, Endfenster-Röntgenröhre, Röntgenröhre für Röntgendiffraktometer, Mikrofokus-Röntgenröhre, offene Röntgenröhre (Transmissionstarget-Röntgenröhre und Reflexionstarget-Röntgenröhre). Drei Arten von Hochspannungsschaltungen werden besprochen: anodengeerdete, kathodengeerdete und bipolare.

Einfache Röntgenröhre

Eine einfache Röntgenröhre besteht aus einem Glühfaden (Kathode), der heiße Elektronen erzeugt, und einer Anode, die beim Zusammenprall der Elektronen Röntgenstrahlen erzeugt, und wird in einer Glasröhre befestigt und vakuumiert. Viele dieser Röhren sind relativ klein und arbeiten mit Spannungen zwischen 20 kV und 130 kV. Sie werden für die zerstörungsfreie Prüfung mit Röntgenstrahlen, die Erkennung von Fremdkörpern, Analysen und medizinische Anwendungen eingesetzt. Sie befinden sich in der Regel in speziellen Metallgehäusen (Röntgenröhrengehäusen), die mit Isolieröl gefüllt sind, um den Austritt von Röntgenstrahlen zu verringern und sie sicher und leicht handhabbar zu machen. In einigen Fällen ist die Oberfläche mit Harz oder anderen Materialien beschichtet. Bei der zerstörungsfreien Prüfung von Infrastrukturen usw. werden anstelle von Isolieröl mit Isoliergas gefüllte Röntgenabschirmgehäuse verwendet, um das Gewicht der Röntgengeräte zu verringern.

Röntgenröhre mit Berylliumfenster

Eine Berylliumfenster-Röntgenröhre ist eine Röntgenröhre mit Beryllium im Ausgangsteil der Röntgenstrahlung (Elementsymbol Be, Ordnungszahl 4). Röntgenröhren haben eine Spannung von einigen tausend Volt bis 80 kV und werden hauptsächlich für die Röntgenanalyse verwendet.

Röntgenröhre mit rotierender Anode

Eine Drehanoden-Röntgenröhre ist eine Art von Röntgenröhre, bei der die Anode, die Röntgenstrahlen erzeugt, rotiert, wenn sie von einem Elektronenstrahl getroffen wird. Durch die Drehung der Anode kann die Wärme verteilt werden, wodurch der Röhrenstrom erhöht und die Intensität der Röntgenstrahlen gesteigert wird. Sie wird hauptsächlich in medizinischen Anwendungen wie CT und Röntgen eingesetzt. Aufgrund ihres komplexen Aufbaus ist sie eine sehr teure Röntgenröhre.

Keramische Röntgenröhre

Eine keramische Röntgenröhre ist eine Vakuumröhre, bei der der isolierende Teil der Röntgenröhre aus Keramik und nicht aus Glas besteht. Sie sind hitze- und stoßfest und werden hauptsächlich für zerstörungsfreie Prüfungen und XRD verwendet. Andere kleine Röntgenröhren aus Keramik werden auch in handgehaltenen Röntgenfluoreszenzanalysatoren und weichen Röntgenionisationsröhren verwendet.

End-Fenster-Röntgenröhre

Eine Endfenster-Röntgenröhre ist eine Röntgenröhre mit einem Berylliumfenster, das sich am Ende der Röntgenröhre befindet. Da sich die röntgenstrahlenerzeugende Anode in der Nähe des Endes des Berylliumfensters befindet, kann der Abstand zur untersuchten Probe verkürzt werden und mehr Röntgenstrahlen können emittiert werden. Die Stromversorgung der Röntgenröhre ist eine Hochspannungsversorgung mit geerdeter Kathode, die Röhrenspannung beträgt 50 kV bis 80 kV, die Leistung 50 W bis 4 kW.

Röntgendiffraktometer (XRD-Röntgenröhren)

Röntgenröhren für die Röntgenbeugung (XRD) sind Röntgenröhren für die Röntgendiffraktometrie (XRD), deren Designs leicht austauschbar sind, da je nach Analyseziel unterschiedliche Targetmaterialien verwendet werden. Röntgenröhren für die Röntgendiffraktometrie werden von mehreren Unternehmen verkauft und sind in hohem Maße austauschbar und können von verschiedenen Herstellern verwendet werden. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass es zwei Arten gibt: kurze und lange Anoden. Es gibt auch Glas- und Keramikröhrentypen auf dem Markt. Die Spannung kann bis zu 60 kV betragen, aber die Leistung der Röntgenröhre ist groß, sie reicht von 1 kW bis 4 kW, und erfordert eine Wasserkühlung. Röntgenröhren, die für XRD verwendet werden, sind anodengeerdet.

Mikrofokus-Röntgenröhre

Eine Mikrofokus-Röntgenröhre ist eine Art Röntgenröhre mit einer sehr kleinen Röntgenemissionsfläche, die von einigen Mikrometern bis zu einigen zehn Mikrometern reicht. In einer Mikrofokus-Röntgenröhre konvergieren die vom Glühfaden erzeugten Elektronen und treffen auf die Anode (Target), um Röntgenstrahlen zu erzeugen. Der Bereich, in dem die Röntgenstrahlen erzeugt werden, wird als Fokus bezeichnet. Durch die Verengung des Fokus bis in den Mikrometerbereich kann ein klares, fast unscharfes Röntgenbild erzeugt werden, selbst wenn das Röntgenbild vergrößert wird. Zu diesem Zweck werden Mikrofokus-Röntgenröhren für die zerstörungsfreie Prüfung von elektronischen Geräten mit feinen Strukturen eingesetzt.

Mikrofokus-Röntgenröhren benötigen mehrere Elektroden sowie eine Hochspannungsquelle zur Beschleunigung, um die Elektronen zu fokussieren. Verwenden Sie eine Beschleunigungsspannung von 90kV bis 150kV. Es gibt zwei Arten von Mikrofokus-Röntgenröhren: offene Röntgenröhren und versiegelte Mikrofokus-Röntgenröhren.

Offene Röntgenröhre (Transmissionstarget-Röntgenröhre und Reflexionstarget-Röntgenröhre)

Eine offene Röntgenröhre ist ein Typ von Röntgenröhre mit austauschbarem Glühfaden und Target. Das Innere der Röntgenröhre wird mit einer Vakuumpumpe vakuumiert, um ein Vakuum zu erzeugen. Die meisten offenen Röntgenröhren haben einen Fokusdurchmesser von Mikro- oder Nanofokusgröße, wodurch sie Bilder von kleinen Teilen mit minimaler Unschärfe aufnehmen können, selbst wenn sie herangezoomt werden. Es gibt zwei Arten von offenen Röntgenröhren: Transmissions- und Reflexionstarget. Der Reflexionstarget-Typ nutzt die Röntgenstrahlen, die auf der Einfallsseite des Elektrons erzeugt werden, genau wie eine normale Röntgenröhre. Offene Mikrofokus-Röntgenröhren mit Transmissionstarget verwenden dagegen Target-Materialien wie Wolfram, das auf Beryllium- oder Diamantfenster aufgebracht ist. Wenn ein Elektron auf ein Wolframtarget trifft, wird Röntgenstrahlung in alle Richtungen in einem Winkel von 360 Grad emittiert. In einer Reflexionsröntgenröhre ist die auf der Rückseite des Targets emittierte Röntgenstrahlung aufgrund der Dicke des Targets sehr gering. In der Transmissions-Target-Röntgenröhre ist das Wolfram-Target sehr dünn, und das Substrat (Fenstermaterial) besteht aus Beryllium oder Diamant, so dass viele Röntgenstrahlen von der Rückseite emittiert werden. Die Transmissions-Target-Röntgenröhre mit Mikrofokus nutzt diese Röntgenstrahlen. Mit einem Transmissions-Target kann der Abstand zwischen dem Röntgenfokus (dem Punkt, an dem die Röntgenstrahlung erzeugt wird) und der Probe sehr kurz gehalten werden, was eine starke Vergrößerung ermöglicht. Aufgrund der Wärmekapazität des Targets kann der Targetstrom jedoch nicht erhöht werden. Offene Röntgenröhren sind im Handel mit einer Beschleunigungsspannung von 100 kV bis 300 kV erhältlich. Bei der Transmissions-Target-Röntgenröhre ist das Wolfram-Target sehr dünn und das Substrat (Fenstermaterial) besteht aus Beryllium oder Diamant, so dass viele Röntgenstrahlen von der Rückseite emittiert werden. Die Transmissions-Target-Röntgenröhre mit Mikrofokus nutzt diese Röntgenstrahlen. Mit einem Transmissions-Target kann der Abstand zwischen dem Röntgenfokus (dem Punkt, an dem die Röntgenstrahlung erzeugt wird) und der Probe sehr kurz gehalten werden, was eine starke Vergrößerung ermöglicht. Aufgrund der Wärmekapazität des Targets kann der Targetstrom jedoch nicht erhöht werden. Offene Röntgenröhren sind im Handel mit einer Beschleunigungsspannung von 100 kV bis 300 kV erhältlich. Bei der Transmissions-Target-Röntgenröhre ist das Wolfram-Target sehr dünn und das Substrat (Fenstermaterial) besteht aus Beryllium oder Diamant, so dass viele Röntgenstrahlen von der Rückseite emittiert werden. Die Transmissions-Target-Röntgenröhre mit Mikrofokus nutzt diese Röntgenstrahlen. Mit einem Transmissions-Target kann der Abstand zwischen dem Röntgenfokus (dem Punkt, an dem die Röntgenstrahlung erzeugt wird) und der Probe sehr kurz gehalten werden, was eine starke Vergrößerung ermöglicht. Aufgrund der Wärmekapazität des Targets kann der Targetstrom jedoch nicht erhöht werden. Offene Röntgenröhren sind im Handel mit einer Beschleunigungsspannung von 100 kV bis 300 kV erhältlich. Bei Verwendung eines Transmissions-Targets kann der Abstand zwischen dem Röntgenfokus (dem Punkt der Röntgenstrahlenerzeugung) und der Probe sehr kurz gehalten werden, was eine starke Vergrößerung ermöglicht. Aufgrund der Wärmekapazität des Targets kann der Targetstrom jedoch nicht erhöht werden. Offene Röntgenröhren sind im Handel mit einer Beschleunigungsspannung von 100 kV bis 300 kV erhältlich. Bei Verwendung eines Transmissions-Targets kann der Abstand zwischen dem Röntgenfokus (dem Punkt der Röntgenstrahlenerzeugung) und der Probe sehr kurz gehalten werden, was eine starke Vergrößerung ermöglicht. Aufgrund der Wärmekapazität des Targets kann der Targetstrom jedoch nicht erhöht werden. Offene Röntgenröhren sind im Handel mit einer Beschleunigungsspannung von 100 kV bis 300 kV erhältlich.

Drei Arten von Hochspannungskreisen

Anodenerdung

Die Anodenerdung ist eine einfache Möglichkeit zur Wärmeableitung, da die Anode einer Röntgenröhre, die viel Wärme erzeugt, geerdet werden kann. Was die Stromversorgung betrifft, so wird ein Hochspannungsnetzteil mit negativem Ausgang an die Kathodenseite angeschlossen, aber es ist auch eine Stromversorgung für den über diesem Potenzial schwebenden Glühfaden erforderlich. Diese Anschlussart eignet sich für Röntgenröhren für XRD, offene Mikrofokus-Röntgenröhren, Keramik-Röntgenröhren usw.

Anschluss der Kathodenmasse

Bei einer Kathoden-Masse-Schaltung ist ein Glühfaden der Röntgenröhre mit dem Massepotential verbunden, und an der Anodenseite ist eine positive Ausgangs-Hochspannungsversorgung angeschlossen. Der Strom der Röntgenröhre wird durch die Leistung des Glühfadens gesteuert. Dieser Anschluss eignet sich für abgedichtete Mikrofokus-Röntgenröhren und Endfenster-RFA-Röntgenröhren. Bei Hochleistungs-RFA-Röntgenröhren wird zur Kühlung der Anode eine Wasserkühlung mit reinem Wasser verwendet.

Bipolarer Anschluss

Bei einem bipolaren Anschluss wird die negative Ausgangshochspannungsversorgung an die Kathode der Röntgenröhre und die positive Ausgangshochspannungsversorgung an die Anode angeschlossen. Dieser Anschluss wird verwendet, wenn die Beschleunigungsspannung (Röhrenspannung) der Röntgenstrahlen erhöht werden muss. Wenn beispielsweise eine Röhrenspannung von 320 kV benötigt wird, schließen Sie das -160-kV-Hochspannungsnetzteil an die Kathodenseite und das +160-kV-Netzteil an die Anodenseite an.

Wisman bietet eine Reihe von Stromversorgungen an, die für Röntgenröhren verwendet werden können. Beispiel: XNA; XRD; XRA; XRW;

Anwendungsbereich: Röntgenfluorimeter, Röntgenpunktmaschine, Röntgenpegelmessung, Röntgenpegelerkennung, Dickenmessgerät, Antike Identifikation, Aluminiumbanddickenmessung, Aluminiumblechdickenmessung, Papier-, Film-, Alufoliendickenmessung, Online-Elementaranalyse, Röntgendurchleuchtung, Partikelgrößenprüfung, Dichtemessung, papierbeschaffenheitsprüfung, Online-Prozesskontrolle, ROHS-Prüfung, Dickenmessung, Leiterplatteninspektionssystem, Röntgenfluoreszenzanalyse, Röntgenfeld, Röntgenbildgebung, Multilayer-Leiterplattenausrichtung, Partikelgrößenerkennung, Dichtemessung, Prozesskontrolle, Röntgenspektroskopie, Schweißkopf, Drahtkopferkennung, etc.