RU109364U1

RU109364U1 - DEVICE FOR X-RAY RADIATION

Info

Publication number: RU109364U1
Application number: RU2009128343/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Ремович Белоцерковский; Виктор Николаевич Яковлев
Original assignee: АКЦИОНЕРНАЯ КОМПАНИЯ "АЛРОСА" (открытое акционерное общество)
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-10-10

Abstract

1. Устройство для получения рентгеновского излучения, например, для рентгенографической сепарации минералов, включающее источник рентгеновского излучения и приспособление для преобразования его в квазипараллельное или сфокусированное, отличающееся тем, что в качестве источника рентгеновского излучения применяют рентгеновскую трубку с протяженным линейным фокусным пятном, а в качестве приспособления для преобразования излучения - плоскопараллельный коллиматор. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве плоскопараллельного коллиматора применяют ячеистый коллиматор. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве плоскопараллельного коллиматора применяют многощелевой коллиматор. 1. A device for producing x-ray radiation, for example, for x-ray separation of minerals, comprising an x-ray source and a device for converting it to quasi-parallel or focused, characterized in that an x-ray tube with an extended linear focal spot is used as the x-ray source, and as radiation conversion devices - plane-parallel collimator. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that a cellular collimator is used as a plane-parallel collimator. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that a multi-slit collimator is used as a plane-parallel collimator.

Description

Изобретение относится к средствам для получения рентгеновского излучения и может быть использовано, например, в горной промышленности, а именно при обогащении полезных ископаемых, в частности, алмазосодержащего сырья, методом рентгенографической сепарации.The invention relates to means for producing x-ray radiation and can be used, for example, in the mining industry, namely, in the enrichment of minerals, in particular, diamond-containing raw materials, by the method of x-ray separation.

Известно устройство, содержащее источник рентгеновского излучения в виде рентгеновской трубки с эффективным фокусным пятном малого размера (0,3-1 мм), однощелевой коллиматор, расположенный между рентгеновской трубкой и объектом и формирующий узкий веерообразный пучок рентгеновского излучения, приемник излучения в виде однокоординатной линейки полупроводниковых или газонаполненных детекторов, принимающих прошедшее через объект излучение. [Патент RU №2257639, МПК⁷ H01J 47/02, опубл. 27.07.2005 г.] По такой рентгенооптической схеме построены все известные цифровые сканирующие рентгенографические установки, применяемые в медицине, дефектоскопии и интроскопии, например, установка «Сибирь-Н» (Институт ядерной физики Сибирского отделения Российской Академии наук), установки серии «ПроСкан» («Рентгенпром», г.Москва), интроскопы серии HI-SCAN фирмы Heimann Systems (Германия) [Ю.Г.Украинцев «Сканирующий метод получения рентгеновских изображений на цифровом аппарате «Сибирь-Н» ИЯФ им. Г.И.Будкера СО РАН, г.Новосибирск, 2007 г.; Научно-производственный центр «НЕЛК» Информационные материалы «Технические средства антитеррора», 2008 г.; А.В. Ковалев, доктор технических наук, член-корреспондент АЭН РФ «Поисковые технические средства на основе методов интроскопии. Рентгеновские системы. Часть III», 1999 г.].A device is known that contains an x-ray source in the form of an x-ray tube with an effective focal spot of a small size (0.3-1 mm), a single-slot collimator located between the x-ray tube and the object and forming a narrow fan-shaped x-ray beam, a radiation receiver in the form of a single-axis semiconductor array or gas-filled detectors receiving radiation transmitted through an object. [Patent RU No. 2257639, IPC ⁷ H01J 47/02, publ. July 27, 2005] Using this X-ray optical scheme, all known digital scanning X-ray units used in medicine, flaw detection and introscopy were built, for example, the Sibir-N installation (Institute of Nuclear Physics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences), the ProScan series installation (“X-rayprom”, Moscow), HI-SCAN series introscopes from Heimann Systems (Germany) [Yu.G. Ukraintsev “Scanning method for obtaining x-ray images on a Sibir-N digital apparatus of the INP named after G.I. Budker SB RAS, Novosibirsk, 2007; Scientific and Production Center "NELK" Information materials "Technical means of antiterror", 2008; A.V. Kovalev, Doctor of Technical Sciences, Corresponding Member of AEN RF “Searching technical means based on introscopy methods. X-ray systems. Part III ", 1999].

При этом за счет того, что веерный пучок излучения является узким и расходящимся, на линейный детектор попадает только приблизительно 0,004% излученных источником квантов, что снижает дозовую нагрузку на объект, но увеличивает время экспозиции. Также известно устройство, в котором источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка с эффективным фокусным пятном малого размера, приемником двухкоординатный матричный детектор, а между объектом и приемником расположен рентгеновский растр, предназначенный для пропускания к детектору рентгеновских квантов, имеющих строго заданные необходимые углы движения и поглощения всех остальных [И.Кокорева, Г.Щелкунов «Рентгеновские методы неразрушающего контроля»; ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2007.; Н.Н.Блинов, д.т.н., проф. «Анализ развития разработки и производства аппаратуры для лучевой диагностики в мире и в РФ» Медицинский алфавит 5/2004 с.2-6.].Moreover, due to the fact that the fan beam of radiation is narrow and diverging, only approximately 0.004% of the quanta emitted by the source of the radiation is incident on the linear detector, which reduces the dose load on the object but increases the exposure time. A device is also known in which the X-ray source is an X-ray tube with an effective small focal spot, a two-axis matrix detector, and an X-ray raster is located between the object and the receiver, which is designed to transmit X-ray quanta to the detector that have strictly specified necessary angles of motion and absorption of all the rest [I. Kokoreva, G. Shchelkunov “X-ray methods of non-destructive testing”; ELECTRONICS: Science, Technology, Business 5/2007 .; NN Blinov, Doctor of Technical Sciences, prof. “Analysis of the development and development of equipment for radiation diagnostics in the world and in the Russian Federation” Medical Alphabet 5/2004 p.2-6.].

Такое построение рентгенооптических схем направлено, в первую очередь, на снижение лучевой нагрузки на объект съемки, что не является обязательным условием для устройства рентгенографической сепарации материалов. Напротив, для повышения производительности такого рода сепараторов необходимо снижение времени экспозиции строки за счет повышения чувствительности детекторов и (или) повышения экспозиционной дозы на детекторе. Кроме того, известные рентгеновские растры, серийно выпускаемые фирмами в Швеции, Индии, Бразилии, Южной Корее, в качестве поглощающих промежутков содержат свинцовую, а в качестве пропускающих - алюминиевую фольгу, что неприемлемо для коллимирования рентгеновского излучения низких энергий из-за высокого поглощения в алюминии.Such a construction of X-ray optical schemes is aimed, first of all, at reducing the radiation load on the subject, which is not a prerequisite for a device for X-ray separation of materials. On the contrary, in order to increase the productivity of such separators, it is necessary to reduce the exposure time of the string by increasing the sensitivity of the detectors and (or) increasing the exposure dose at the detector. In addition, well-known x-ray rasters, commercially available by firms in Sweden, India, Brazil, and South Korea, contain lead as absorption gaps and aluminum foils as transmission gaps, which is unacceptable for collimating low-energy X-rays due to high absorption in aluminum .

Известно устройство [С.А.Иванов, Г.А.Щукин «Рентгеновские трубки технического назначения» Ленинград, «Энергоатомиздат», Ленинградское отделение, 1989 г., с.157], содержащее растровую рентгеновскую трубку с прострельным анодом в сочетании с многокапиллярным коллиматором, который представляет собой микроканальную пластину из стекла с большим содержанием тяжелоатомных элементов. Длинноволновое излучение, идущее вдоль оси капилляров, свободно проходит через него, а распространяющиеся в других направлениях лучи сильно ослабляются. Однако конструкция такой трубки достаточно сложна (требуется отклоняющая система), а трубка с прострельным анодом развивает, как правило, мощность не более десятков Вт в связи с отсутствием принудительного охлаждения анода, кроме того, требуется тщательная настройка синхронизации для того, чтобы пучок рентгеновского излучения попадал точно на считываемую в данный момент ячейку детектора.A device is known [S.A. Ivanov, G.A.Shchukin "X-ray tubes for technical purposes" Leningrad, "Energoatomizdat", Leningrad Branch, 1989, p.157], containing a raster x-ray tube with a shooting anode in combination with a multi-capillary collimator , which is a microchannel plate of glass with a high content of heavy atomic elements. Long-wave radiation traveling along the axis of the capillaries freely passes through it, and the rays propagating in other directions are strongly attenuated. However, the design of such a tube is rather complicated (a deflecting system is required), and a tube with a shooting anode develops, as a rule, a power of no more than tens of watts due to the absence of forced cooling of the anode; moreover, careful synchronization is required so that the x-ray beam enters exactly to the detector cell currently being read.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является устройство для получения рентгеновского излучения повышенной яркости [пат. RU №2210126, МПК⁷G21K 1/02, опубл. 10.08.2003 г.], содержащее источник расходящегося рентгеновского излучения и рентгеновскую линзу, установленную и выполненную с возможностью захвата части расходящегося рентгеновского излучения и преобразования его в квазипараллельное или сфокусированное. Излучающая зона источника расходящегося рентгеновского излучения смещена относительно входного фокуса рентгеновской линзы таким образом, что эта зона находится в пределах телесного угла, образуемого продолжениями каналов рентгеновской линзы в сторону источника расходящегося рентгеновского излучения.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed technical solution is a device for receiving x-rays of high brightness [US Pat. RU No. 2210126, IPC ⁷ G21K 1/02, publ. August 10, 2003], containing a source of diverging x-ray radiation and an x-ray lens, mounted and configured to capture part of the diverging x-ray radiation and converting it into quasi-parallel or focused. The emitting zone of the source of the diverging x-ray radiation is shifted relative to the input focus of the x-ray lens so that this zone is within the solid angle formed by the extensions of the channels of the x-ray lens towards the source of the diverging x-ray radiation.

Ранее неоднократно принимались попытки применить подобные рентгеновские линзы для фокусировки излучения в рентгеновских сканирующих установках, однако, поскольку все такие линзы являются телами вращения, фокусное пятно в виде линии для однокоординатного детектора не может быть получено.Attempts have repeatedly been made to use such X-ray lenses to focus radiation in X-ray scanning systems, however, since all such lenses are bodies of revolution, a focal spot in the form of a line for a single-axis detector cannot be obtained.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в повышении экспозиционной дозы на детекторе за счет сокращения фокусного расстояния без сужения зоны облучения и снижении геометрической нерезкости рентгеновской тени, что позволяет осуществлять рентгенографическую сепарацию, в том числе и алмазов, с большой производительностью, достигаемой за счет снижения времени экспозиции.The technical result of the proposed invention is to increase the exposure dose to the detector by reducing the focal length without narrowing the irradiation zone and reducing the geometric blur of the x-ray shadow, which allows for x-ray separation, including diamonds, with high productivity achieved by reducing the exposure time.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения рентгеновского излучения, например, для рентгенографической сепарации полезного компонента, включающем источник рентгеновского излучения и приспособление для преобразования его в квазипараллельное или сфокусированное, в качестве источника рентгеновского излучения применяют рентгеновскую трубку с протяженным линейным фокусным пятном, а в качестве приспособления для преобразования излучения плоскопараллельные ячеистый или многощелевой коллиматоры. Выполнение устройства для получения рентгеновского излучения, особенно для целей сепарации алмазосодержащего сырья, таким образом из патентной и научно-технической литературы не выявлено, что может свидетельствовать о новизне заявляемого технического решения.The specified technical result is achieved in that in an apparatus for producing x-ray radiation, for example, for x-ray separation of a useful component, including an x-ray source and a device for converting it to quasi-parallel or focused, an x-ray tube with an extended linear focal spot is used as an x-ray source, and as a device for converting radiation, plane-parallel cellular or multi-slit collimators. The implementation of the device for producing x-ray radiation, especially for the separation of diamond-containing raw materials, is thus not revealed from the patent and scientific literature, which may indicate the novelty of the claimed technical solution.

Рентгенографические установки для целей сепарации материалов применяются нечасто, основное их применение - сканирующие установки в медицине, интроскопии и дефектоскопии. Для медицинских рентгенографических аппаратов важной характеристикой является доза ионизирующего излучения, поглощенная пациентом, что накладывает свои особые требования на установку: снижение лучевой нагрузки, максимальная чувствительность детектора. В случае применения рентгенографической установки для обогащения минералов требование снижения лучевой нагрузки сменяется противоположным требованием повышения интенсивности рентгеновского пучка. Высокая интенсивность пучка излучения необходима для сокращения времени экспозиции теневого изображения, и, следовательно, увеличения производительности рентгенографического сепаратора.Radiographic units for the purpose of separation of materials are used infrequently, their main application is scanning units in medicine, introscopy and flaw detection. For medical X-ray devices, an important characteristic is the dose of ionizing radiation absorbed by the patient, which imposes its own particular installation requirements: reduction of radiation exposure, maximum detector sensitivity. In the case of using an x-ray unit for mineral processing, the requirement to reduce radiation exposure is replaced by the opposite requirement to increase the intensity of the x-ray beam. A high intensity of the radiation beam is necessary to reduce the exposure time of the shadow image, and, consequently, increase the performance of the x-ray separator.

В качестве источников ионизирующего излучения используются обычно микро- или малофокусные рентгеновские трубки, что позволяет минимизировать геометрическую нерезкость Uг получаемого изображения, определяемую по формуле:Micro- or low-focus x-ray tubes are usually used as sources of ionizing radiation, which minimizes the geometric blur Ug of the resulting image, which is determined by the formula:

где: Ф - размер фокусного пятна трубки;where: f is the size of the focal spot of the tube;

F - фокусное расстояние;F is the focal length;

d - расстояние между объектом и детектором.d is the distance between the object and the detector.

Также в медицинских установках принято увеличивать фокусное расстояние F для того, чтобы свести к минимуму геометрические искажения теневого изображения за счет уменьшения апертуры пучка излучения, регистрируемого детектором.It is also customary in medical installations to increase the focal length F in order to minimize the geometric distortion of the shadow image by reducing the aperture of the radiation beam detected by the detector.

С уменьшением размера активного принимающего элемента детектора время экспозиции, необходимое для достижения приемлемого динамического диапазона интенсивности изображения, возрастает. Испытания, проведенные с применением классической схемы на различных типах детекторов («сцинтиллятор-фотодиод» фирмы HAMAMATSU и «многоканальная ионизационная камера» Института ядерной физики СО РАН) с размерами приемного элемента 200 мкм показали, что минимально достижимое время экспозиции составляет для детекторов HAMAMATSU - 0,25 мс, для многоканальной ионизационной камеры - 1 мс. Соответственно, скорость движения объекта на конвейере составит 0,8 м/с и 0,2 м/с для каждого типа детектора соответственно. Дальнейшее увеличение скорости движения объекта между излучателем и детектором при сохранении динамического диапазона интенсивности теневого изображения возможно как за счет повышения чувствительности детектора, так и за счет повышения интенсивности рентгеновского излучения, падающего на объект. И в том, и в другом случае существующие конструкции рентгенооптических схем находятся на пределе чувствительности детекторов и интенсивности рентгеновского пучка, пропорционально зависящего от мощности рентгеновской трубки. Увеличение интенсивности рентгеновского пучка возможно за счет применения рентгеновских трубок с вращающимся анодом, что, однако, неприемлемо для условий непрерывного обогатительного процесса, т.к. такие трубки работают только в повторно-кратковременном режиме. Максимально достижимая мощность трубки постоянного действия Y.TU 160-D06 фирмы YXLON составляет 1, 8 кВт при эффективном фокусном пятне 1 мм. Стоимость этой трубки составляет около 800 тыс.руб. Трубки с малым фокусным пятном постоянного действия остальных зарубежных производителей имеют меньшую мощность, а в России не производятся.As the size of the active detector receiving element decreases, the exposure time required to achieve an acceptable dynamic range of image intensity increases. Tests carried out using the classical scheme on various types of detectors (HAMAMATSU scintillator-photodiode and multichannel ionization chamber of the Institute of Nuclear Physics SB RAS) with a receiving element size of 200 μm showed that the minimum achievable exposure time for HAMAMATSU detectors is 0 , 25 ms, for a multichannel ionization chamber - 1 ms. Accordingly, the speed of the object on the conveyor will be 0.8 m / s and 0.2 m / s for each type of detector, respectively. A further increase in the speed of movement of the object between the emitter and the detector while maintaining the dynamic range of intensity of the shadow image is possible both by increasing the sensitivity of the detector, and by increasing the intensity of x-ray radiation incident on the object. In both cases, the existing designs of x-ray optical schemes are at the limit of the sensitivity of the detectors and the intensity of the x-ray beam, which is proportionally dependent on the power of the x-ray tube. An increase in the intensity of the X-ray beam is possible due to the use of X-ray tubes with a rotating anode, which, however, is unacceptable for the conditions of a continuous enrichment process, since such tubes work only in intermittent mode. The maximum achievable power of the YXLON Y.TU 160-D06 continuous-acting tube is 1.8 kW with an effective focal spot of 1 mm. The cost of this tube is about 800 thousand rubles. Tubes with a small continuous focal spot of other foreign manufacturers have less power, but are not produced in Russia.

Для формирования линейной формы фокусного пятна обычно используются параболоцилиндрические отражатели, но они не позволяют кратно увеличить экспозиционную дозу на детекторе, к тому же рентгеновские многослойные зеркала, применяемые для этих целей, работают только с моноэнергетическими (характеристическими) источниками рентгеновского излучения. Выполнение приспособления для преобразования излучения в квазипараллельное или сфокусированное в виде плоскопараллельного коллиматора известно, в том числе и в патентной литературе [патент RU №2171979, МПК⁷ G01N 23/04, опубл. 10.08.2001 г.; патент RU №215602, МПК⁷G01K 1/02]. Входы и выходы ячеек (щелей) ячеистого (многощелевого) коллиматора расположены в двух параллельных плоскостях, перпендикулярных продольным осям каналов ячеек, поэтому формируется квазипараллельный пучок рентгеновского излучения. При этом наибольший поперечный размер D отдельного канала транспортировки рентгеновского излучения и его длину Н возможно выбрать из соотношенияParabolic cylindrical reflectors are usually used to form the linear shape of the focal spot, but they do not allow a multiple increase in the exposure dose at the detector; moreover, X-ray multilayer mirrors used for these purposes work only with monoenergetic (characteristic) sources of X-ray radiation. The implementation of the device for converting radiation to quasi-parallel or focused in the form of a plane-parallel collimator is known, including in the patent literature [patent RU No. 2171979, IPC ⁷ G01N 23/04, publ. 08/10/2001; RU patent No. 215602, IPC ⁷ G01K 1/02]. The inputs and outputs of the cells (slots) of the cellular (multi-slot) collimator are located in two parallel planes perpendicular to the longitudinal axes of the cell channels, so a quasi-parallel x-ray beam is formed. Moreover, the largest transverse dimension D of an individual X-ray transportation channel and its length H can be selected from the relation

2D/H>θс,2D / H> θс,

где θс=ђw_p/E - критический угол полного внешнего отражения рентгеновского излучения от материалов стенок каналов транспортировки рентгеновского излучения,where θс = ђw _p / E is the critical angle of the total external reflection of x-ray radiation from the materials of the walls of the x-ray transportation channels,

ђ - постоянная Планка;ђ - Planck's constant;

w_p- плазменная частота для материала стенок каналов ячеек;w _p is the plasma frequency for the material of the walls of the cell channels;

Е - энергия квантов излучения.E is the energy of radiation quanta.

При выполнении устройства по заявляемому техническому решению каждая ячейка детектора, регистрирующего полученный пучок излучения, облучается только тем участком линейного протяженного фокусного пятна, напротив которого она расположена, а рентгеновские кванты от соседних областей протяженного линейного фокусного пятна, попадающие на входную плоскость ячеистого (щелевого) коллиматора с углами движения, превышающими угол полного внешнего отражения для данных энергий и материала стенок коллиматора, поглощаются его стенками. Таким образом, применение ячеистого или многощелевого коллиматора позволяет представить протяженное линейное фокусное пятно как набор малоразмерных фокусных пятен, индивидуальных для каждой ячейки линейного детектора, не допускающих возникновения на рентгеновском снимке геометрической нерезкости рентгеновской тени от облучения детектора соседними участками протяженного линейного фокусного пятна.When performing the device according to the claimed technical solution, each cell of the detector registering the received radiation beam is irradiated only by that portion of the linear extended focal spot opposite which it is located, and x-ray quanta from neighboring regions of the extended linear focal spot falling on the input plane of the cellular (slot) collimator with angles of motion greater than the angle of total external reflection for given energies and material of the collimator walls, they are absorbed by its walls. Thus, the use of a cellular or multi-slit collimator makes it possible to represent an extended linear focal spot as a set of small-sized focal spots that are individual for each cell of a linear detector, which prevent a geometric blur of the x-ray shadow from irradiating the detector with neighboring sections of an extended linear focal spot in an X-ray image.

Появляется возможность сокращения фокусного расстояния (приближения источника излучения к объекту и детектору) в 10-15 раз по отношению к классическим рентгенооптическим схемам, без сужения зоны облучения, что по закону «обратных квадратов» дает увеличение экспозиционной дозы на объекте в 50-100 раз при трансмиссии коллиматора, равной 0,5, а снижение времени экспозиции позволяет значительно увеличить скорость перемещения объектов между парой «источник-детектор». Это позволяет применить данное техническое решение при реализации высокопроизводительного способа рентгенографической сепарации, в том числе алмазосодержащего сырья.There is the possibility of reducing the focal length (approaching the radiation source to the object and detector) by 10-15 times in relation to classical X-ray optical schemes, without narrowing the irradiation zone, which, according to the law of "inverse squares", gives an increase in the exposure dose to the object by 50-100 times a collimator transmission of 0.5, and a reduction in exposure time can significantly increase the speed of moving objects between a pair of "source-detector". This allows you to apply this technical solution when implementing a high-performance method of x-ray separation, including diamond-containing raw materials.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства с ячеистым коллиматором; на фиг. 2 - с многощелевым коллиматором; на фиг.3 - схема рентгенографической сепарации с его использованием. Устройство состоит из источника 1, плоскопараллельного ячеистого или многощелевого коллиматора 2, прошедшие через коллиматор кванты рентгеновского излучения падают на ячейки детектора 3.The essence of the alleged invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a device with a cellular collimator; in FIG. 2 - with a multi-slit collimator; figure 3 - scheme of x-ray separation with its use. The device consists of a source 1, a plane-parallel cellular or multi-slit collimator 2, the x-ray quanta passing through the collimator fall on the cells of the detector 3.

Устройство работает следующим образом: кванты рентгеновского излучения, исходящие из фокусного пятна рентгеновской трубки 1 в сторону детектора 3, под различными углами попадают на входную плоскость коллиматора 2, при этом кванты 6, имеющие угол падения, нормальный к поверхности или отличающийся от нормального на угол не более угла полного внешнего отражения, проходят сквозь ячейки (щели) коллиматора 2 к объектам просвечивания 5, находящимся на конвейере 4, и далее к детектору 3. Все остальные кванты рентгеновского излучения 7 поглощаются стенками коллиматора 2, выполненными из материала, имеющего высокий линейный коэффициент поглощения. Фокусное расстояние F в данной рентгенооптической схеме определяется только конструкционными возможностями установки и не зависит от соотношений, определяющих размеры геометрической нерезкости рентгеновской тени (1). При этом каждая ячейка детектора 3 облучается только тем участком линейного протяженного фокусного пятна, напротив которого она расположена, а рентгеновские кванты 7 от соседних областей протяженного линейного фокусного пятна, попадающие на входную плоскость ячеистого (щелевого) коллиматора с углами движения, превышающими угол полного внешнего отражения для данных энергий и материала стенок коллиматора, поглощаются его стенками. При этом за счет отсутствия расхождения коллимированного рентгеновского пучка на снимке также не возникает геометрических искажений размеров объекта.The device operates as follows: x-ray quanta emanating from the focal spot of the x-ray tube 1 towards the detector 3, at various angles fall on the input plane of the collimator 2, while the quanta 6 having an angle of incidence normal to the surface or not different from normal by an angle more than the angle of total external reflection, pass through the cells (slits) of the collimator 2 to the objects of transmission 5 located on the conveyor 4, and then to the detector 3. All other x-ray quanta 7 are absorbed the collimator 2, made of a material having a high linear absorption coefficient. The focal length F in this X-ray optical scheme is determined only by the structural capabilities of the setup and does not depend on the ratios determining the dimensions of the geometric blur of the X-ray shadow (1). In this case, each cell of detector 3 is irradiated only by that portion of the linear extended focal spot opposite which it is located, and X-ray quanta 7 from neighboring regions of the extended linear focal spot falling on the input plane of the mesh (slot) collimator with angles of motion greater than the angle of total external reflection for given energies and material the walls of the collimator are absorbed by its walls. At the same time, due to the absence of divergence of the collimated x-ray beam in the image, there are also no geometric distortions of the size of the object.

За счет значительного сокращения фокусного расстояния достигается увеличение интенсивности облучения объекта и детектора в 10-15 раз. Соответственно, в случае необходимости применения в медицинской и иной технике, где требуется минимизировать интенсивность облучения (экспозиционную дозу), в 10-15 раз может быть уменьшена мощность рентгеновской трубки, что значительно продлевает срок ее службы, энергопотребление и габариты рентгеновских аппаратов, в т.ч. и переносных.Due to a significant reduction in the focal length, an increase in the intensity of irradiation of the object and detector by 10-15 times is achieved. Accordingly, if it is necessary to use it in medical and other equipment where it is required to minimize the radiation intensity (exposure dose), the power of the X-ray tube can be reduced by 10-15 times, which significantly extends its service life, power consumption and dimensions of X-ray machines, in t. hours and figurative.

Т.к. для трубок с протяженным линейным фокусным пятном ограничение по мощности не действует (в то время как для трубок с малым эффективным фокусным пятном предел развиваемой мощности составляет не более 1, 8 кВт), поскольку определяется удельной мощностью на миллиметр фокусного пятна и зависит от его длины, различной для различных конструкций рентгеновских трубок, заявляемое устройство позволяет применять рентгеновские трубки с протяженным линейным фокусным пятном (например, трубку производства ЗАО «Светлана-Рентген» БХВ18 (БХВ21), имеющую длину линейного фокусного пятна 100 мм и развивающую мощность до 4,5 кВт) для целей рентгенографии, в частности, для рентгенографической сепарации материалов. Данное техническое решение позволяет построить рентгенографический сепаратор, в частности, для обработки алмазосодержащего сырья (в том числе, и алмазов, имеющих аномальную люминесценцию и не извлекаемых ренттенолюминесцентными сепараторами) с большой производительностью, достигаемой за счет снижения времени экспозиции, что эквивалентно увеличению скорости движения материала в сепараторе. При этом размеры и масса такого сепаратора будут значительно меньше, чем у установки с микрофокусной или малофокусной рентгеновской трубкой, где фокусное расстояние равно 1500-1800 мм. Кроме того, уменьшаются энергозатраты на достижение необходимой интенсивности рентгеновского излучения на объекте и детекторе. По предварительным подсчетам, применение рентгенографических сепараторов алмазов может дать прирост добычи на 1-2% по сравнению с существующей технологией. На внутрироссийском рынке применение данного устройства позволит применять отечественные рентгеновские трубки с протяженным линейным фокусным пятном взамен импортных малофокусных, имеющих в 10-12 раз большую стоимость.Because for tubes with an extended linear focal spot, the power limit does not apply (while for tubes with a small effective focal spot, the developed power limit is not more than 1.8 kW), since it is determined by the specific power per millimeter of the focal spot and depends on its length, different for different designs of x-ray tubes, the claimed device allows the use of x-ray tubes with an extended linear focal spot (for example, a tube manufactured by JSC "Svetlana-X-ray" BHV18 (BHV21), having a length well, a linear focal spot of 100 mm and a developing power of up to 4.5 kW) for the purposes of radiography, in particular for radiographic separation of materials. This technical solution allows the construction of an X-ray separator, in particular, for processing diamond-containing raw materials (including diamonds having anomalous luminescence and not recoverable by X-ray separators) with high productivity achieved by reducing the exposure time, which is equivalent to increasing the speed of the material in separator. In this case, the size and mass of such a separator will be significantly smaller than that of a unit with a microfocus or low focus x-ray tube, where the focal length is 1500-1800 mm. In addition, reduced energy consumption to achieve the required intensity of x-ray radiation at the object and the detector. According to preliminary estimates, the use of X-ray diamond separators can give a 1-2% increase in production compared to existing technology. On the domestic market, the use of this device will allow the use of domestic X-ray tubes with an extended linear focal spot instead of imported low-focus ones, which are 10-12 times more expensive.

Claims

1. A device for producing x-ray radiation, for example, for x-ray separation of minerals, comprising an x-ray source and a device for converting it to quasi-parallel or focused, characterized in that an x-ray tube with an extended linear focal spot is used as the x-ray source, and as radiation conversion devices - plane-parallel collimator.

2. The device according to claim 1, characterized in that a cellular collimator is used as a plane-parallel collimator.

3. The device according to claim 1, characterized in that a multi-slit collimator is used as a plane-parallel collimator.