Рентгеновским излучением в общем виде принято называть коротковолновое (высокоэнергетическое) электромагнитное излучение дальше ультрафиолетовой области спектра. Основное отличие его от гамма-лучей — происхождение: последние генерируются процессами в атомных ядрах, рентген же испускается на уровне электронов и атомных оболочек. В простейшем виде рентгеновская трубка представляет собой высоковольтный диод, в котором, благодаря особой форме анода и прозрачному для икс-лучей окну из бериллия, происходит испускание высокоэнергетичных фотонов при торможении испущенных катодом электронов в толще материала мишени на аноде, т. н. тормозное излучение. В зависимости от материала анода имеет место разный спектр энергий фотонов, при этом максимально возможная энергия приблизительно соответствует напряжению анода рентгеновской трубки в вольтах: например, для 60 кВ энергия фотонов будет 60 кЭв. Всю достаточную теорию по рентгеновскому излучению можно почерпнуть из соответствующей статьи в википедии.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: В ОТЛИЧИЕ ОТ БОЛЬШЕЙ ЧАСТИ ПРОЕКТОВ НА ДАННОМ РЕСУРСЕ НИЖЕПРИВЕДЁННЫЙ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ОПАСЕН, ПОСКОЛЬКУ ПРОЦЕСС НАНЕСЕНИЯ НЕОБРАТИМЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОРГАНИЗМУ НЕ СОПРОВОЖДАЕТСЯ НИКАКИМИ ЗАМЕТНЫМИ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ ЭФФЕКТАМИ. ИНФОРМАЦИЯ ПРИВЕДЕНА ТОЛЬКО В ОЗНАКОМИТЕЛЬНЫХ ЦЕЛЯХ, АВТОР КАТЕГОРИЧЕСКИ ПРЕДОСТЕРЕГАЕТ КОГО БЫ ТО НИ БЫЛО ОТ ЛЮБЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ В ДАННОЙ ОБЛАСТИ И НЕ НЕСЁТ НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ ЗА ПРИЧИНЕНИЕ КЕМ БЫ ТО НИ БЫЛО УЩЕРБА КОМУ БЫ ТО НИ БЫЛО ПРИ ПОПЫТКАХ ПОВТОРЕНИЯ ОПИСАННЫХ НИЖЕ КОНСТРУКЦИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

Изготовление примитивной рентгеновской установки в домашних условиях не составляет особого труда, как известно на печальном опыте sifun’а, навеки запечатлённом гуглом по запросам «школьник рентген» и «самодельный рентген». Единственный редкий компонент — микрофокусная рентгеновская трубка. Чем меньше по размерам бериллиевое окно трубки, тем более точечный источник излучения она собой представляет, и тем более чёткое изображение можно получить. Мне довольно давно посчастливилось приобрести пару трубок БС1, идентичных использовавшейся sifun’ом, но, поскольку особого умения и желания собирать рентген не было, они остались стоять в моей коллекции рентгеновских трубок, каковая к настоящему моменту уже насчитывает весьма внушительный арсенал в десятки наименований, многих по нескольку единиц. Но недавний мой прогресс в построении инверторов (а значит, и возможности сделать компактный питальник), а также добывание ящика рентгеновских усиливающих экранов, необходимых для получения изображения, побудили взяться за изготовление небольшой просвечивалки на основе этой самой БС1.  Несмотря на номинальную мощность всего в 4 ватта, она успешно терпит десятки ватт мощности, чего вполне достаточно для просветки массы интересных предметов.

В качестве импульсного инвертора использован стандартный полумост на основе микросхемы IR2153, которая сама себе генератор и драйвер двух раздельных каналов. От неё качаются два IGBT STGB7NC60HD (600V 14A) в D2PAK-корпусе, и небольшой строчник, выдающий около 5-6 кВ на выходе. От строчника запитан самодельный умножитель на конденсаторах К73-14 3300пФ 10кВ и диодах КЦ106Г на 11 ступеней, залитый парафином для изоляции,и дающий в данной установке около 60 кВ анодного напряжения, и через феррит строчника проброшен высоковольтный провод, один виток. Чтобы анод рентгеновской трубки можно было беспроблемно заземлять (а также хватать пальцами и лизать языком ;)), умножитель сделан с отрицательным выходом, и подключается к накалу (именно поэтому для накала сделан высоковольтный провод), а не к аноду. Заземление осуществляется на сеть через высоковольтный резистор КЭВ-0,5 в ~600 кОм. На проводе накала висит небольшой едва замкнутый кусочек феррита, т. н. чок (choke), понижающий напряжение накала, и т. о. увеличивающий энергию электронов, и, как следствие, энергию фотонов и просвечивающие способности установки. Размер чока подбирается экспериментально по силе свечения усиливающего экрана.

Сама трубка помещена в свинцовый кожух из листового свинца 2, что ли, миллиметра толщиной, который изнутри для изоляции проложен обрезком… полуторалитровой пластиковой бутылки. Да-да, пластиковые бутылки — превосходные изоляторы, и держат десятки киловольт постоянки, предпочитая пробиваться по поверхности, но не насквозь. Кожух этот полностью задерживает паразитное излучение  трубки во все стороны кроме анода, но, к сожалению, не спасает от отражающегося во все стороны от воздуха и предметов излучения с переднего конца. Единственная грамотная защита для подобных установок — полное корпусирование в свинец или хотя бы сталь всей установки, включая экран и просвечиваемый объект, с окном из толстого свинцового стекла для съёмки изображения.

В рентгеновских лучах множество материалов начинает флюоресцировать, причём зачастую довольно неожиданных (таких, как термопаста или наклейки-ценники). Флюоресцируют почти все стандартные люминофорные составы с послесвечением, почти все электролюминофоры, а также специальные рентгеновские усиливающие экраны (например, ЭУ-В3 и т. п.). Последние отличаются хорошей пропускаемостью лучей, что позволяет использовать их для качественных снимков просто разворачивая их обратной стороной к источнику излучения, а светящейся — к стоящей в отдалении камере. Достать их довольно непросто, требуется заказ в торгующей медтехникой конторе, где за них просят изрядное количество денег. За неимением их можно обойтись почти любым достаточно крупным предметом с люминофорным составом.

Собственно, сам процесс получения изображения  таков: на некотором отдалении от окна трубки (L>>d окна) располагается предмет, и сразу за ним устанавливается экран (l<<L). Такое соотношение расстояний позволяет избежать перспективных искажений и получить плоский снимок, соответствующий по размерам и чёткости просвечиваемому предмету. Чем меньше L, тем более яркий снимок можно получить. Трубке подаётся питание, на экране появляется картинка, отлично видимая невооружённым глазом. Если подставить под предмет вращающуюся площадку, можно получить вращающееся изображение, как сделал чешский конструктор Danyk. Благодаря недавно появившемуся у меня мощному зелёному экрану, я сделал аналог его системы с вращающимся столиком:

Не стоит забывать, что мощность излучения в луче может составлять 1 рентген в секунду и выше, чего легко может хватить для лучевой болезни, рака кожи и чего угодно ещё, если сунуться в него вплотную к аноду. Не суйтесь. Хватит уже с нас пальцев Сифуна, и не надо ещё какого-нибудь запрещающего эксперименты с рентгеном законопроекта.

БС1 способна просвечивать преимущественно предметы из тонкого пластика. Залитые конструкции, металлизированные платы (как у мобильников, например), металлические предметы ей, увы, неподвластны. Для их просветки требуются большие энергии в сотни килоэлектронвольт. У меня имеется импульсный рентгеновский дефектоскоп МИРА-2Д на основе импульсной рентгеновской трубки с холодным катодом ИМА2-150Д. Конструктивно он представляет собой блок конденсаторов, разряжающихся через импульсный трансформатор на последовательно соединённые рентгенку и разрядник-обостритель высокого давления. Разрядник этот пробивается при большом напряжении (сотни киловольт), но падение при этом на нём минимально, и вся мощность приходится на рентгеновскую трубку, которая за счёт взрывной эмиссии электронов выдаёт поток последних с катода. На вход дефектоскопу подаётся постоянка напряжением в 9-10 кВ. Такой дефектоскоп выдаёт небольшую среднюю мощность короткими импульсами пару раз в секунду, но с энергией фотонов ощутимо выше, чем у БС1. К сожалению, фотоаппарата не хватает для запечатления провеченных им предметов ввиду низкой яркости результирующего изображения даже при значительной выдержке.

Старший брат этого дефектоскопа, на основе импульсной трубки ИМА5-320Д, способен к просветке довольно толстого металла, но, к сожалению, он содержит в себе только трубку и разрядник-обостритель, а формирователь импульсов ему требуется внешний, и потому он пока является не более чем предметом мебели. Но когда-нибудь я его непременно запущу.

Ниже представлена подборка сделанных при помощи установки на БС1 рентгеновских снимков различных предметов, а также некоторые из самих этих предметов.

Метки отсутствуют.