Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание нового поколения перестраиваемых рентгеновских источников на основе мультичастотной рентгеновской трубки с полевым нанокатодом

Номер контракта: 14.578.21.0001

Руководитель: Дюжев Николай Алексеевич

Должность руководителя: Профессор

Докладчик: Дюжев Николай Алексеевич, Директор НТЦ НМСТ

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
рентгеновский источник, полевой катод, электронная оптика, мэмс-технология.

Цель проекта:
В настоящее время в различных областях науки и техники остро ощущается необходимость в миниатюрных рентгеновских источниках с низким энергопотреблением и возможностью вариации частоты излучения. Для решения этой проблемы проводится разработка основ создания нового поколения перестраиваемых рентгеновских источников на основе мультичастотной рентгеновской трубки с полевым нанокатодом.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения проекта ожидается получения следующих основных результатов: эскизная конструкторская документация (ЭКД) на экспериментальный образец рентгеновского источника, лабораторная технологическая инструкция на процесс изготовления рентгеновского источника, экспериментальный образец рентгеновского источника, протоколы исследовательских испытаний. Планируемые технические характеристики разрабатываемого экспериментального образца рентгеновского источника следующие: рабочее напряжение от 30 до 40 кВ, потребляемая мощность не более 3 Вт, катодный ток 75±5 мкА, габаритные размеры не более 65±2 × 22±2 мм, размер фокусного пятна не более 500 мкм, диапазон рабочих температур, от минус 40 до + 85 °C.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Экспериментальный образец рентгеновского источника включает следующие ключевые элементы: полевой нанокатод, электронно-оптическая система, мишень, вакуумная корпус-трубка, внутренняя арматура корпуса, система герметичных контактов. Полевой нанокатод является эмиттером электроном в разрабатываемом рентгеновском источнике. Новизна предлагаемого решения заключается в использовании комбинации прострельной рентгеновской мишени и источника высокой интенсивности на основе полевого нанокатода, работающего в импульсном режиме. При этом обеспечивается миниатюризация изделия, снижение энергопотребления и дозы рентгеновского излучения. Исследование технического уровня и тенденций развития технологии изготовления электронно-оптических систем рентгеновских источников показало, что работы в этой области перспективны и актуальны и соответствуют мировому уровню. Для достижения поставленных целей проводится комплекс работ по разработке концепции, моделированию, изготовлению, выполнению исследовательских испытаний и анализу полученных результатов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
На сегодняшний день в различных областях науки и техники остро ощущается необходимость в миниатюрных рентгеновских источниках с низким энергопотреблением и возможностью вариации частоты излучения. Миниатюрные рентгеновские источники востребованы в целом ряде практических применений, в том числе в медицинской технике, оборудовании для рентгенофлуоресцентного анализа, системах безопасности и противодействия терроризму. Следует ожидать появления растущего спроса на миниатюрные рентгеновские трубки малой мощности.

Текущие результаты проекта:
На основе данных проведенного аналитического обзора современной научно-технической, нормативной и методической литературы сделаны предварительные выводы. Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96. Выполнены моделирование работы полевого нанокатода рентгеновского источника и моделирование работы электронно-оптической системы рентгеновского источника. На основе полученных данных выбраны концепция и конструктивный облик рентгеновского источника. Разработана эскизная конструкторская документация и изготовлен стенд для исследования характеристик тестовых образцов полевого нанокатода. Подготовлено чистое помещения для технологического процесса производства рентгеновских источников. Приобретены материалы, комплектующие и специальная оснастка для изготовления конструктивных элементов корпуса рентгеновской трубки, элементов электронно-оптической системы рентгеновской трубки. Выполнена разработка и апробация технологии производства конструктивных элементов корпуса рентгеновской трубки, элементов электронно-оптической системы рентгеновской трубки.
Разработан новый технологический маршрут изготовления тестовых образцов полевого нанокатода. Отличительной особенностью разработанного технологического маршрута является использование групповых операций кремниевой технологии, позволяющей формировать изделия нано- и микросистемной техники на кремниевых пластинах диаметром 150 мм. Разработанный технологический маршрут реализуем на большинстве технологических линий, специализирующихся на изготовлении МЭМС/ИС с проектными нормами от 0,8 до 0,35 мкм. Таким образом, создан технологический задел, открывающий перспективы внедрения изделий на базе полевых нанокатодов в серийное производство. Согласно разработанному технологическому маршруту на данном этапе ПНИ были изготовлены тестовые образцы полевого нанокатода в количестве 10 шт. Результаты исследований тестовых образцов полевого нанокатода дают основание полагать, что разработанная технология получения полевых нанокатодов достаточно стабильна и характеризуется приемлемой воспроизводимостью основных параметров.
Разработана и апробирована технология производства элементов электронно-оптической системы рентгеновской трубки. Приобретены материалы, комплектующие и специальная оснастка для изготовления элементов электронно-оптической системы рентгеновской трубки.
Разработана экскизная конструкторская документация на экспериментальный образец рентгеновского источника. Изготовлен экспериментальный образец рентгеновского источника. Разработаны программа и методики исследовательских испытаний экспериментального образца рентгеновского источника.
Разработана и апробирована технология сборки и герметизации рентгеновской трубки. Приобретены материалы, комплектующие и специальная оснастка для сборки и герметизации рентгеновской трубки.
Проведено обслуживание и развитие инженерной и технологической инфраструктуры ВУЗа в обеспечение выполнения ПНИ. Промежуточные результаты ПНИ освещены путем участия в специализированных мероприятиях.