Как мы заходили на поляну рентгеновских источников
Хочу сразу сделать заявление, что все опыты с рентгеновскими источниками, показываемые в данном блоге мной, являются исключительно опытами и работами меня и моих товарищей, как физических лиц на свой личный страх и риск. Поэтому, не надо пытаться ко мне на фирму присылать каких-то санитарных врачей или других «помощников бизнеса». Этот блог вообще ведётся мной, а не компанией, где я тружусь директором, поэтому любители штрафовать или судить директора за какие-то нарушения по отношению к самому себе могут идти в пешее эротическое путешествие.
Итак, ближе к интересному нам делу. Мы с компаньоном уже лет так 10, как активно интересуемся тематикой рентгеновских трубок. Понятно, что не разобравшись и не пощупав что-то, как инженеры, пытаться делать бизнес, связанный с высокими технологиями, бессмысленно. Однако, когда мы стали искать выход на «рентгеновскую» поляну, то, естественно, столкнулись с неприятием тех, кто её уже окучивает.
Но, кто ищет, тот всегда найдёт. Нашли и мы через какое-то время в 2012 году (кажется) профессора Мурадина Кумахова, ныне покойного. Это вообще был уникальный человек, являющийся изобретателем мирового уровня в области рентгеновской капиллярной оптики. Он первый обнаружил, что направление рентгеновского излучения можно изменять при помощи тонких стеклянных капилляров. К моменту нашего знакомства человек был уже на закате жизни, но занимался наукой в рамках своей небольшой частной компании. Вот он нам накидал первые ТЗ на маломощные аналитические трубки, к которым у него был интерес. Таким образом началось наше первое сотрудничество с заказчиком в области рентгеновской техники. Тогда ещё мы не умели делать рентгеновских окон, да и испытания готовых рентгеновских трубок проводились в лаборатории у Кумахова (фирма называлась «Институт рентгеновской оптики»).
Тем не менее, в рамках сотрудничества родилась наша первая конструкция рентгеновской трубки с прострельным анодом и с многоэлектродной электронной пушкой и оксидным катодом косвенного накала. Кто-то, кто в теме, может сказать, что «так никто не делает», но мы сделали и получили размер электронного пятна (фокуса) на мишени порядка 30 мкм при анодном напряжении 40 кВ.
Тогда мы очень гордились этим, но не знали, что выполнить свою часть договорённости по разработке источника питания для данной трубки у М. Кумахова не получится, так как, в связи с болезнью, дела его компании пойдут всё хуже и хуже, и специалист компании по высоковольтной электронике уволится, сделав рабочий макет, но не закончив разработку. Да и обещания поставлять нам для работы бериллиевые рентгеновские окна в оправах тоже сорвались, так как поставщики после получения первых удачных образцов рентгеновских трубок заявят, что хотели бы сами выпускать их, а с нас им надо только электронные пушки.
Со смертью Кумахова тема с рентгеновскими трубками у нас не заглохла окончательно, поскольку на горизонте появились люди из различных НИИ РАН, в частности из ФИАНа, которые знали от него про нашу группу и наши компетенции. Пошли не частые, но регулярные заказы что-то сделать в рентгеновской тематике. Кто-то давал свои бериллиевые окна, кто-то просил нас сделать их самостоятельно. Так постепенно методом проб и ошибок за несколько лет (занимались этим время от времени, когда позволяли основные дела) мы освоили пайку бериллия к оправе и напыление тонких плёнок рентгеновских анодов на бериллий.
Экземпляр одного из первых бериллиевых окон в оправе нашего изготовления.
Следом, поставили цель приобрести лазер для приварки окон к корпусу рентгеновской трубки. До этого пользовались лазером у друзей. Лазер заказали в одной из компаний Зеленограда, занимающейся подобным производством.
Одна из первых мини-рентгеновских трубок, где мы приварили окно на нашем лазере.
Одновременно, мы пытались под разработанную в сотрудничестве с «ИРО» аналитическую рентгеновскую трубку сами разработать источник питания и управления. И почти сделали это при помощи одной из групп молодых электронщиков, но проект так и не был доведён до коммерческого состояния. После чего я понял, что высоковольтный БП со схемой управления надо делать самим, либо вообще не делать. Никакими аутсорсинговыми методами в данной тематике с ограниченным бюджетом добиться результата не возможно, с учётом того, что схемотехника устройства под нашу нестандартную рентгеновскую трубку должна быть тоже нестандартная. Т.е., в отличие от питания обычной рентгеновской трубки, нам над подвешивать под напряжение -40 кВ (ещё желательно и регулируемого) целую схему управления и питания более низковольтными электродами прибора: накала катода (6,3–8 В ), ускоряющего электрода (0–400 В ), фокусирующего электрода (2000–8000 В ). И всё это должно ещё регулироваться с компьютера.
Так и не допиленный до рабочего состояния БП аналитической рентгеновской трубки
После неудачи мы сказали себе, что надо сделать несколько шагов назад и разработать рентгеновскую трубку, для которой мы наверняка сможем сделать свой источник питания и управления.
Так родилась совсем небольшая рентгеновская трубка с прострельным анодом до 10 кВ напряжения катод-анод.
У трубки тоже оксидный катод косвенного накала и круглое «фокусное» пятно диаметром порядка 0,5 мм. Конструкция в целом традиционная, только вместо цилиндра Венельта использовался модулятор ЭЛТ, которых у нас куча.
Параллельно нашёлся способ оценки наличия и интенсивности мягкого рентгеновского излучения при помощи бытового дозиметра, имеющего чувствительность к бетта-излучению. В таких дозиметрах применяется счётчик Гейгера со входным окном из слюды, что даёт возможность регистрировать так же и рентгеновские фотоны с энергиями единицы тысяч эВ. Раньше мы все образцы своих рентгеновских трубок возили на тестирование в оснащённые рентгеновскими спектрометрами лаборатории знакомых.
Пока решали, какова будет схема источника питания для сконструированной простой рентгеновской трубки, как в изобретательских архивах была найдена конструкция рентгеновской трубки с осесимметричным выходным окном и прямонакальным катодом, расположенным между анодом и этим окном.
Повторили такой конструктив, записали в свою копилку ещё одну рабочую конструкцию и стали развивать идею осесимметричной рентгеновской трубки с изолированным от отражательного анода выходным окном. Преимущества такого прибора заключаются в том, что его можно подключать по той же схеме, что и обычные радиолампы или кинескопы. Т.е. заземлять катодную часть, а анод питать положительным источником высокого напряжения.
Идея развилась в электронно-лучевую рентгеновскую трубку с отражательным анодом, изолированным от выходного окна.
Сделав такую оригинальную рентгеновскую трубку решили именно для неё разработать собственный модуль питания и управления. Пока до анодного напряжения +5 кВ. Дело в том, что эксперименты с рентгеновским излучением такой энергии фотонов практически безопасны, так как подобные фотоны задерживаются даже тканью одежды или слоем воздуха в десятки сантиметров.
Закончить описание наших достижений хочу видео испытаний разработанного и изготовленного нами источника питания и управления аналитической рентгеновской трубкой.
Снималось видео в осенью прошлого года. С тех пор удалось с этим оборудованием поучаствовать в одной из НИОКР партнёров, как соисполнители. С тех пор не удалось приобрести собственный рентгеновский спектрометр у американской компании, их изготавливающей, поскольку случились глобальные санкции. Спасибо, что хотя бы 600 тыр предоплаты поставщик вернул. Надеюсь, что на рентгеновской поляне нас дальше ждут ещё более удивительные приключения.
