Разработка конструкции катодного узла

Основная проблема, с которой пришлось столкнуться при разработке конструкции катодного узла, его малые размеры. На момент разработки катодного узла для рентгеновской трубки 0,3РСВ1-Cr на предприятии ЗАО «Светлана-Рентген» не было разработано ни одного катодного узла, имеющего одновременно схожие габариты и выдаваемый ток эмиссии.

Разработка нового узла началась с выбора идеологии сборки, которая бы позволила обеспечить соблюдение необходимых допусков в процессе сборки узла при сохранении возможности уменьшения его габаритов, а также упростить этот процесс для рабочих-монтажниц.

Из-за малых размеров катодной головки, оказалось невозможно применение стандартного метода установки катода (с закреплением ножек катода винтом). По этой причине за основу была взята идеология установки катода, которая используется в рентгеновских трубках 0,2БДМ7-50 и БХ9. Ниже приведен чертеж катодного узла рентгеновской трубки БХ9.

Рис. 48. Чертеж катодного узла рентгеновской трубки БХ9

1 - катодная ножка; 2 - чехол; 3 - плющенки; 4 - катодная головка.

В данной конструкции катод с керном (стержень, на который происходит навивка спирали катода) устанавливается в держатель при помощи оправки, за счет которой выдерживается необходимое расстояние от оси керна до поверхности держателя. Затем катод приваривается при помощи контактной сварки. Посадка катода в катодной головке (рис. 48, 4) обеспечивается точностью изготовления катодной головки, которая имеет очень малые допуска по высоте. Затем через монтажные отверстия в стойке концы катода привариваются к катодной ножке (рис.48, 1) при помощи никелевых полос (рис. 48, 3). Последним этапом является установка катодного чехла, который прикрывает всю катодную арматуру и за счет своей формы сглаживает электрическое поле внутри вакуумного объема трубки. Ниже представлен сборочный чертеж катодного узла рентгеновской трубки 0,3РСВ1-Cr с указанием позиций отдельных деталей и сборочных единиц.

Рис. 49. Чертеж катодного узла рентгеновской трубки 0,3РСВ1-Cr

Катодный узел включает в себя следующие детали и сборочные единицы:

1. Катод

2. Никелевые трубки

3. Изолятор

4. Вывод

5. Пистон

6. Держатель

7. Ножка

8. Стойка

9. Катодная головка

10. Чехол

В рентгеновской трубке 0,3РСВ1-Crиспользуется линейный прямонакальный вольфрамовый катод (1). Его геометрические параметры следующие: диаметр нити вольфрама 0,124мм, диаметр керна 0,4мм, длина спирали 3мм, количество витков 10. Данный катод обеспечивает необходимый ток эмиссии и позволяет гарантированно получить величину анодного тока I a=10мА.

Соединение катода с выводами обеспечивается методом контактной сварки (через место соединения пропускается ток в десятки ампер), но поскольку вольфрам достаточно сложно приварить подобным методом из-за его очень высокой температуры плавления, для обеспечения данного соединения концы катода устанавливаются в никелевые трубки (2)
и обжимаются ими для обеспечения электрического контакта. Далее уже никелевые трубки с заправленными в них концами катода привариваются к соответствующим выводам в держателе контактной сваркой. Приварка катода к выводам держателя, производится на специальной оправке, которая точно задает расстояние от оси спирали катода до торца держателя.

Один из концов катода соединяется с изолятором (3) – это вывод катода, электрически изолированный от всей катодной арматуры, для обеспечения прохождения накального тока через спираль катода. Изолятор имеет специальную «юбочку», которая приваривается к стальному держателю (6) контактной сваркой.

Второй конец катода соединен с молибденовым выводом (4), закороченным на держатель. Соединение этого вывода с держателем производится через пистон (5), также методом контактной сварки.

Держатель (6) устанавливается на стойку (8) при этом соединение осуществляется при помощи точечной лазерной сварки. Стойка представляет собой основную соединительную деталь. Материал стойки – сталь. Она имеет посадочные места для катодной головки (9) и чехла (10), а сама устанавливается на металло-ситалловую ножку (7).

Выводы катода с обратной стороны держателя соединяются контактной сваркой с выводами ножки (7) через «плющенки» (небольшие полоски из никеля). При этом соединение производится через специальные технологические отверстия в стойке.

Далее на держатель устанавливается катодная головка (сталь) и приваривается к нему лазерной сваркой. Расстояние от внешнего края катодной головки до посадочного места, на которое устанавливается держатель, имеет очень «жесткие» допуска, тем самым обеспечивается точная посадка катода внутри катодной головки.

На заключительном этапе сборки поверх катодной головки надевается стальной чехол и устанавливается на посадочное место, которое располагается на стойке. Чехол фиксируется лазерной приваркой к катодной головке. В качестве материала большинства деталей катодного узла применяется сталь 10. Она удовлетворяет вакуумным свойствам, необходимым для работы прибора, и при этом недорога.

На этом процедура сборки катодного узла заканчивается, и он поступает на заварочный участок, где с помощью огневой заварки катодный узел соединяется с баллоном рентгеновской трубки.