eng
Выпуск #5/2012
С.Корнаби, С.Моррис, Дж.Смит, Д.Рейнольдс, К.Козажек, В.Магидов
Новые сверхлегкие источники рентгеновского излучения MOXTEK: характеристики производительности
Новые сверхлегкие источники рентгеновского излучения MOXTEK: характеристики производительности
Просмотры: 2652
Moxtek – производитель миниатюрных источников рентгеновского излучения, которые используются в портативных и карманных рентгенофлуоресцентных приборах. Чтобы потенциальные пользователи могли по достоинству оценить надежность и высокую стабильность новой разработки Moxtek – модели ULTRA-LITE , авторы статьи предлагают
ознакомиться с результатами трехступенчатого теста прибора, который весит всего 250 грамм.
ознакомиться с результатами трехступенчатого теста прибора, который весит всего 250 грамм.
Теги: flux stability miniature x-ray sources ultra-lite model миниатюрные источники рентгеновского излучения модель ultra-lite стабильность потока
В последние десять лет достигнуты огромные успехи в развитии технологий миниатюрной рентгеновской трубки. Теперь наиболее важнен вопрос прогнозирования их производительности, а также возможность применения при разных температурах в различных средах. Moxtek предпринимает значительные усилия, чтобы дать полную характеристику своих мини-источников рентгеновского излучения. Основная методология тестирования заключается в одновременном измерении и оценке ряда параметров источника рентгеновского излучения несколькими детекторами и приборами. Тесты делятся на три категории: стресс-тест на воздействие окружающей среды, тест потока рентгеновского излучения, точечной стабильности и воспроизводимости, а также многопараметрическое тестирование. Самая последняя модель ULTRA-LITE (рис.1) в процессе разработки подверглась новому характеризационному тесту Moxtek.
Стресс-тест на воздействие
окружающей среды
Одно из наиболее критичных ограничений для портативных источников рентгеновского излучения – окружающая среда. Эти маленькие приборы должны работать в любых полевых условиях. Поэтому должен быть обеспечен диапазон температур хранения от -40 до 80°C и рабочий диапазон от -10 до 70°C. При разработке конструкция считается устойчивой, если источник рентгеновского излучения может выдержать испытания на воздействие окружающей среды в течение 120 ч, а температурный профиль (рис.2) повторяется 20 раз. В тесте на воздействие окружающей среды мы можем проверить одновременно до восьми источников рентгеновского излучения. При проведении стресс-теста было выполнено несколько итераций этого теста, поскольку каждый цикл тестирования обнаружил слабые места в конструкции. Недостатки устранялись до тех пор, пока не было построено несколько источников рентгеновского излучения ULTRA-LITE, которые смогли выдержать данный тест.
Тест потока рентгеновского излучения, точечной стабильности и воспроизводимости
Стабильность и воспроизводимость оцениваются по тому, как источник рентгеновского излучения работает в течение долгого времени. Для теста стабильности источник рентгеновского излучения остается включенным на протяжении всего теста. Для теста воспроизводимости источник рентгеновского излучения периодически включается и выключается. Типичные циклы на выключение длятся от 2 до 10 с, а типичные циклы на включение – от 30 до 120 с. Продолжительность теста составляет от часа до нескольких дней. При проведении тестов на стабильность и воспроизводимость несколько датчиков и приборов одновременно измеряют и оценивают источник рентгеновского излучения (рис.3). Для обоих тестов измеряется поток непосредственно из источника, что дает информацию о стабильности потока (рис.4) и высокого напряжения на краю тормозного излучения (рис.5). Измерялся также поток из вторичного источника из нержавеющей стали марки 316, моделирующий стабильность рентгенофлуоресцентных приборов. Поток с фотодиода регистрируется в текущем режиме, чтобы получить информацию об устойчивости рентгеновского потока по третьему пути. Точечную стабильность изображения анода рентгеновской трубки измеряли в зависимости от времени (рис.6). Чтобы регистрировать каждый входящий и исходящий сигнал, в разных местах трубки и источника высокого напряжения разместили пять термопар. Рис. 4–6 отображают лишь некоторые из основных данных, собранных с рентгеновского источника. Одновременный сбор всей этой информации позволяет находить корреляции в показателях, имеющих решающее значение для устранения обнаруженных неисправностей. Все используемые детекторы и другие аппаратные средства контролируются программным обеспечением LabVIEW. Кроме того, LabVIEW дает окончательный отчет по каждому тесту: графики и изображения на рис. 4–6 взяты из этого отчета.
Многопараметрическое
тестирование
При многопараметрическом тестировании проверяется каждый параметр в произвольно выбранном порядке, источник включается и выключается, затем запускается примерно на 5 с. Например, в одной серии испытаний, проведенных на ULTRA-LITE, источник протестирован на каждый параметр с шагом 1 от 0 до 200 мкА и с шагом 0,5 от 5 до 50 кэВ, проверено более 13000 индивидуальных настроек. Весь многопараметрический тест занял 24 ч. Поток измерялся с помощью фотодиода в текущем режиме, который обеспечивает получение информации о стабильности потока рентгеновского излучения за короткий период времени и о скорости включения источника рентгеновского излучения (рис.7, табл.2). Из табл.2 можно сделать вывод о том, что типовые источники включаются медленнее при низких токе эмиссии и высоковольтном напряжении. При этом проводилось как можно больше измерений одновременно: термопары были размещены в разных местах источника и велось наблюдение за каждым сигналом, идущим по направлению к источнику высокого напряжения и от него. Это дает много ценной информации о функциональности источника по всем потенциальным настройкам. В табл.3 приведены сведения об общем энергопотреблении источника рентгеновского излучения в зависимости от мощности рентгеновской трубки и от входного напряжения постоянного тока, подаваемого в источник ULTRA-LITE.
Многопараметрическое тестирование оказалось весьма эффективным для выявления проблем с источником, а также для того, чтобы узнать, как работа входов и выходов источника изменяется за пределами стандартного диапазона настроек.
Проведенные многоступенчатые испытания нового портативного источника рентгеновского излучения ULTRA-LITE дают уверенность всем потребителям продукции компании Moxtek в том, что этот прибор стабильно работает (RSD=0,1%) длительное время при высоком напряжении 50 кВ и мощности 4 Вт и может применяться в длительных исследованиях в самых разных условиях.
Стресс-тест на воздействие
окружающей среды
Одно из наиболее критичных ограничений для портативных источников рентгеновского излучения – окружающая среда. Эти маленькие приборы должны работать в любых полевых условиях. Поэтому должен быть обеспечен диапазон температур хранения от -40 до 80°C и рабочий диапазон от -10 до 70°C. При разработке конструкция считается устойчивой, если источник рентгеновского излучения может выдержать испытания на воздействие окружающей среды в течение 120 ч, а температурный профиль (рис.2) повторяется 20 раз. В тесте на воздействие окружающей среды мы можем проверить одновременно до восьми источников рентгеновского излучения. При проведении стресс-теста было выполнено несколько итераций этого теста, поскольку каждый цикл тестирования обнаружил слабые места в конструкции. Недостатки устранялись до тех пор, пока не было построено несколько источников рентгеновского излучения ULTRA-LITE, которые смогли выдержать данный тест.
Тест потока рентгеновского излучения, точечной стабильности и воспроизводимости
Стабильность и воспроизводимость оцениваются по тому, как источник рентгеновского излучения работает в течение долгого времени. Для теста стабильности источник рентгеновского излучения остается включенным на протяжении всего теста. Для теста воспроизводимости источник рентгеновского излучения периодически включается и выключается. Типичные циклы на выключение длятся от 2 до 10 с, а типичные циклы на включение – от 30 до 120 с. Продолжительность теста составляет от часа до нескольких дней. При проведении тестов на стабильность и воспроизводимость несколько датчиков и приборов одновременно измеряют и оценивают источник рентгеновского излучения (рис.3). Для обоих тестов измеряется поток непосредственно из источника, что дает информацию о стабильности потока (рис.4) и высокого напряжения на краю тормозного излучения (рис.5). Измерялся также поток из вторичного источника из нержавеющей стали марки 316, моделирующий стабильность рентгенофлуоресцентных приборов. Поток с фотодиода регистрируется в текущем режиме, чтобы получить информацию об устойчивости рентгеновского потока по третьему пути. Точечную стабильность изображения анода рентгеновской трубки измеряли в зависимости от времени (рис.6). Чтобы регистрировать каждый входящий и исходящий сигнал, в разных местах трубки и источника высокого напряжения разместили пять термопар. Рис. 4–6 отображают лишь некоторые из основных данных, собранных с рентгеновского источника. Одновременный сбор всей этой информации позволяет находить корреляции в показателях, имеющих решающее значение для устранения обнаруженных неисправностей. Все используемые детекторы и другие аппаратные средства контролируются программным обеспечением LabVIEW. Кроме того, LabVIEW дает окончательный отчет по каждому тесту: графики и изображения на рис. 4–6 взяты из этого отчета.
Многопараметрическое
тестирование
При многопараметрическом тестировании проверяется каждый параметр в произвольно выбранном порядке, источник включается и выключается, затем запускается примерно на 5 с. Например, в одной серии испытаний, проведенных на ULTRA-LITE, источник протестирован на каждый параметр с шагом 1 от 0 до 200 мкА и с шагом 0,5 от 5 до 50 кэВ, проверено более 13000 индивидуальных настроек. Весь многопараметрический тест занял 24 ч. Поток измерялся с помощью фотодиода в текущем режиме, который обеспечивает получение информации о стабильности потока рентгеновского излучения за короткий период времени и о скорости включения источника рентгеновского излучения (рис.7, табл.2). Из табл.2 можно сделать вывод о том, что типовые источники включаются медленнее при низких токе эмиссии и высоковольтном напряжении. При этом проводилось как можно больше измерений одновременно: термопары были размещены в разных местах источника и велось наблюдение за каждым сигналом, идущим по направлению к источнику высокого напряжения и от него. Это дает много ценной информации о функциональности источника по всем потенциальным настройкам. В табл.3 приведены сведения об общем энергопотреблении источника рентгеновского излучения в зависимости от мощности рентгеновской трубки и от входного напряжения постоянного тока, подаваемого в источник ULTRA-LITE.
Многопараметрическое тестирование оказалось весьма эффективным для выявления проблем с источником, а также для того, чтобы узнать, как работа входов и выходов источника изменяется за пределами стандартного диапазона настроек.
Проведенные многоступенчатые испытания нового портативного источника рентгеновского излучения ULTRA-LITE дают уверенность всем потребителям продукции компании Moxtek в том, что этот прибор стабильно работает (RSD=0,1%) длительное время при высоком напряжении 50 кВ и мощности 4 Вт и может применяться в длительных исследованиях в самых разных условиях.
Отзывы читателей
