【完结】:“普通真空管”代X射线管实验
中文摘要
X 射线管,死贵死贵的。不过不少“高压整流二极管”基本价格都在个位数。本贴的目的在于测试不同普通真空管的X射线成像性能
Abstract
X ray tube, very very expensive. Vacuum diodes are sold very cheap on Taobao. 
This post aims to test different tube's ability to produce X ray, and the ability to creat a sharp image.

*** 结论请看最后一楼

目前准备测试的管子有:

- DY86, 25KV, ~10RMB

- 2Z2P (2X2a), 12.5KV, ~3RMB

- 1Z11 反压未知,~3RMB

- WY10P (6VS1), 高压稳压管 ~15RMB

计划测试的管子有:

- E1 打头的小管子 (E1-0.1/40,E1-0.1/30) (已被4hv的radhoo证实不行)

- 大家伙:E1-0.025/140

- 70 kV, 5ma 的X射线管, 对照使用


理论如有错误,敬请指出!我会及时改正):

正常的高压整流二极管,在工作时因为灯丝通电发热,导致热电子发射,而阳极与阴极的电位差导致电子从阴极被抓回阳极,反之却不行,所以可以整流。

但是!

本实验中所用的除WY10P均工作在冷阴极模式,也就是说灯丝未被刻意加热。在阳极接地的情况下由于阴极极高的电位差,引起场发射,使得电子射向钨或其他金属材料阴极,产生X射线。因为电子管手册上的最高反压均为“正常工作时”的表示,而冷阴极操作时的耐压是高于正常工作的耐压,只取决于阴阳极之间的距离和人品(真空度)。

WY10P则是像CRT内的电子枪一样,有“控制极”与“加速极”。在使用时,灯丝加热,电子射流被加速聚焦(得益于内部结构)射向阳极,而阳极材料(钨)像真正的X射线管一样被打出X射线。得益于独特的内部结构,电子束会被聚焦在阳极上,与冷阴极的管子相比效果会好很多。


image.png

从左到右:1Z11, DY86, 2Z2P, WY10P)

防护装置:

铅板1mm绕管子5圈,放置在包铅板1mm的塑料箱内。全程遥控操作。

p-88fd0009.jpg

符合atx标准的铅盒制作中。。。

高压电源:

传统ZVS+高压包方案,18V,大彩电+倍压盒高压包。

成像装置:

高速稀土增感屏+遥控录像机,手机相机贴电工胶布长曝光。


测试电路图:

特别的WY10P:

image.png

(电路来源:danyk.cz 特别感谢这位捷克同志解答我的疑惑)

其他的二极管就没什么特别的:

image.png

(电路左边被截掉的为一个NE555的高压包驱动)



今天(2019/11/02)终于把ZVS和高压包搞定了,实验了2X2A:

管子反接,电压18KV左右,手机镜头贴电工胶带,8秒曝光,整体放在(符合ATX标准的😅)的铅盒内.

IMG_20191102_220816.jpg

(实验时管子放在铅盒内)

效果图:(不咋地,但是曝光了!)

IMG_20191102_220717.jpg

白点并非屏幕上的灰!


Works not yet cited:

http://danyk.cz/rtg2_en.html

https://adammunich.com/x-rays-with-the-2x2a/


持续更新中。。。

[修改于 2 个月前 - 2020-06-25 15:10:06]

来自:科创生活广场 / 创意与DIY
2019-10-26 23:14:52
1楼

想知道楼主打算怎么控制阳极电流,靠调整灯丝电流吗?

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2019-10-27 6:51:16
GiroPetrenko(作者)
2楼
引用虎哥发表于1楼的内容
想知道楼主打算怎么控制阳极电流,靠调整灯丝电流吗?

这里除了wy10p,所有的管子都工作在冷阴极模式,所以估计用限流电阻。

wy10p则靠阴极的电位器限流。

(毕竟不是真正的管子)

[修改于 10 个月前 - 2019-10-27 09:55:10]

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3楼

用电阻限流的话屏压不也跟着变了么

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GiroPetrenko(作者)
4楼
引用radio发表于3楼的内容
用电阻限流的话屏压不也跟着变了么

的确,所以整套是很不靠谱的玩意

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5楼

支持,期待。要成功了那我们火箭上也能用上x射线观察内部结构了。

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2019-10-28 14:59:40
6楼
引用154454496发表于5楼的内容
支持,期待。要成功了那我们火箭上也能用上x射线观察内部结构了。

你火箭是自己设计自己做的东西,,,为什么需要x射线看内部结构,,,

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7楼
引用御坂18650发表于6楼的内容
你火箭是自己设计自己做的东西,,,为什么需要x射线看内部结构,,,

看有没有气泡吧

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8楼

为什么不用牙科X射线管呢?耐压可以到70kV,管电流可以到好几个mA。价格也不贵的。

如果要更高的电压,可以用安检管,耐压可以到160kV。价格也贵,要2000左右一根了。


做X射线类的实验,一定要注意辐射安全,一定要做好射线屏蔽工作。切记切记!

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9楼

焦点巨大,射线奇软,没有必要省几百块钱搞这些。。。

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GiroPetrenko(作者)
10楼
引用RodTech发表于9楼的内容
焦点巨大,射线奇软,没有必要省几百块钱搞这些。。。

本实验的目的并不在于“省钱”或者“漂亮的成像”,而仅仅为一系列的实验而已。

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11楼
引用御坂18650发表于6楼的内容
你火箭是自己设计自己做的东西,,,为什么需要x射线看内部结构,,,

一个是气泡,再一个是烧蚀,再就是逆向工程也得用。

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12楼

这种电压的管子估计只能勉强看看非金属的发动机

燃料里加了金属粉可能都不一定照得透

照透了也看不清细节

[修改于 10 个月前 - 2019-10-28 20:59:59]

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2019-10-29 00:19:28
13楼

若楼主动手实验的激情大好,不妨utb看老外自己DIY管子的视频,国内买洋垃圾分子泵,全空调铜管焊接真空系统(但是用细铜管需要抽很久,比如一个星期,同时要用电炉卖力烘烤X光管),学习玻璃灯工,自己就能烧出来。可阀密封和靶材应该是这里面最麻烦的了😅

[修改于 10 个月前 - 2019-10-29 05:07:12]

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GiroPetrenko(作者)
14楼
引用虎哥发表于13楼的内容
若楼主动手实验的激情大好,不妨utb看老外自己DIY管子的视频,国内买洋垃圾分子泵,全空调铜管焊接真...

这个提议不错,可惜最近学业繁忙,只得趁着正好买齐材料之时在空暇时间内把实验做掉。

~不可能的~

[修改于 9 个月前 - 2019-11-02 22:24:58]

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2019-11-02 22:25:48
2019-11-2 22:25:48
GiroPetrenko(作者)
15楼

今天更新2X2A的测试数据,明天提高电压,争取让增感屏曝光!

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2019-11-03 02:42:30
16楼

如果不想/无条件调栅极电压的话,适当降低灯丝电压,靠灯丝温度来限制板流。

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GiroPetrenko(作者)
17楼
引用虎哥发表于16楼的内容
如果不想/无条件调栅极电压的话,适当降低灯丝电压,靠灯丝温度来限制板流。

对于6vs1是可以,但是其他管子工作在冷阴极模式,灯丝没有工作

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18楼
引用虎哥发表于16楼的内容
如果不想/无条件调栅极电压的话,适当降低灯丝电压,靠灯丝温度来限制板流。

这个是利用真空度不够工作的,如同上古的冷阴极巨型x光管,如果真空度够高的话不加灯丝只加高压也完全不产生x光,需要一点气体才能打到玻璃上。。。管子有多大焦点有多大😂

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GiroPetrenko(作者)
19楼
引用RodTech发表于18楼的内容
这个是利用真空度不够工作的,如同上古的冷阴极巨型x光管,如果真空度够高的话不加灯丝只加高压也完全不产...

所以原作者在email里提及了“人品”😂

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20楼
引用RodTech发表于18楼的内容
这个是利用真空度不够工作的,如同上古的冷阴极巨型x光管,如果真空度够高的话不加灯丝只加高压也完全不产...

学习了,原来是这样的,我对X光管的历史还不够了解啊。

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2019-11-06 09:52:30
2019-11-6 9:52:30
21楼

高压表显示的KV电压图来一张啊。

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GiroPetrenko(作者)
22楼
引用henter发表于21楼的内容
高压表显示的KV电压图来一张啊。

目前还没有高压表,购买中。。。

理论来讲,20KV以上才会有足够的能量穿透玻璃,所以18kV的数值是十分不严谨的。

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2019-11-07 23:46:08
2019-11-7 23:46:08
23楼

2x2A可以发射x光,我用的是六倍压大约6万伏,用盖革管测量,4秒内数值数值最高为5msv/h,管与管之间距离约为13cm。电子束是打在钟形罩的内表面,跟上面说的一样,X光是散射出来的。这种管很挑的,手头有三个就一个能用,其它两个一接高压就打火,真空度不够。

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2019-11-08 05:50:16
24楼
引用GiroPetrenko发表于22楼的内容
目前还没有高压表,购买中。。。理论来讲,20KV以上才会有足够的能量穿透玻璃,所以18kV的数值是十...

根本不是这么算的 不会突然20kv就能穿透。。。请查查文献,而且管子给20kv不代表是20kv的x射线,标20kvp的p是有意义的,大部分能量都没有那么高,所以需要铝或者铜滤镜进行能谱整形

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GiroPetrenko(作者)
25楼
引用RodTech发表于24楼的内容
根本不是这么算的 不会突然20kv就能穿透。。。请查查文献,而且管子给20kv不代表是20kv的x射...

请问是否“20kv(经验数据)以上的电压才能产生‘有一定意义/效果/硬度’的X射线”更加严谨?X 射线能量单位应该是kev(连续谱的影响???)?求指正

[修改于 9 个月前 - 2019-11-08 08:18:10]

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GiroPetrenko(作者)
26楼
引用kc-83873发表于23楼的内容
2x2A可以发射x光,我用的是六倍压大约6万伏,用盖革管测量,4秒内数值数值最高为5msv/h,管与...

请问您的管子能成像吗?我这里只有手机CMOS上打出的点,估计电压仍然不足够。

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27楼

我的倍压接地没弄好,动不动就击穿,就没在继续做下去。不过论坛里面有人发出的外网链接里,有成功的案例,就是跟上面说的一样,清晰度很差

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28楼

"本贴的目的在于测试不同普通真空管的X射线成像性能",也想看看哪种是发射X射线最利害的.

[修改于 9 个月前 - 2019-11-08 12:21:41]

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GiroPetrenko(作者)
29楼
引用kc-83873发表于27楼的内容
我的倍压接地没弄好,动不动就击穿,就没在继续做下去。不过论坛里面有人发出的外网链接里,有成功的案例,...

佩服。我使用的是高压包直推的方案,专门买的特殊高压包还是十分好用的(当我没说,这玩意真不靠谱)。今晚试试串联,把射线硬度升上去。

[修改于 9 个月前 - 2019-11-08 20:41:34]

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30楼
引用GiroPetrenko发表于29楼的内容
佩服。我使用的是高压包直推的方案,专门买的特殊高压包还是十分好用的(当我没说,这玩意真不靠谱)。今晚...

我用的是12v驱动zvs通过无硅粒黑白高压包输出交流高压,六级倍压用的是2万v10nF电容和2万v750mA硅堆组的

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2019-11-09 08:14:33
31楼
引用GiroPetrenko发表于25楼的内容
请问是否“20kv(经验数据)以上的电压才能产生‘有一定意义/效果/硬度’的X射线”更加严谨?X 射...

....这个稍微谷歌一下就明白了,

x射线能量是KeV, 但是x射线管用的是kvp单位,这两个没有什么联系。

100kv电压得到100kvp,这根本不在描述x射线的能量而是在描述管子的工作状态,以大致描述穿透性能。至于x射线管射出多少keV的x射线,请先查查韧致辐射的原理,得到的并不是单色x光。。。。就算要把主要的能量峰是多少keV拿出来说,也跟电压毫无关系而是跟阳极材料的Ka Kp有关。

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2019-11-10 19:23:28
2019-11-10 19:23:28
永待兮归
33楼
引用乞力马扎罗的雪发表于8楼的内容
为什么不用牙科X射线管呢?耐压可以到70kV,管电流可以到好几个mA。价格也不贵的。如果要更高的电压...

没你说的那么恐怖,有些老电视机,工作时就有X光

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永待兮归
34楼
引用RodTech发表于18楼的内容
这个是利用真空度不够工作的,如同上古的冷阴极巨型x光管,如果真空度够高的话不加灯丝只加高压也完全不产...

你这个说法倒有点新鲜,真空度越高电子通过的阻力就越小,产生的x光才越容易(两极之间的电压差要有通常要高于3万伏以上),你的说法有违常识

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35楼
引用永待兮归发表于34楼的内容
你这个说法倒有点新鲜,真空度越高电子通过的阻力就越小,产生的x光才越容易(两极之间的电压差要有通常要...

不是你不知道的东西就叫做有违常识,首先这个意淫出的“通常要3万伏以上”显然就不对,请自己谷歌韧致辐射的原理,1kv都行。

然后这个真空度的问题,真空度不够不开灯丝靠残留气体也有x光这点其实还真的是常识。。。

原理在此https://www.orau.org/ptp/collection/xraytubes/introduction.htm

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永待兮归
36楼
引用RodTech发表于35楼的内容
不是你不知道的东西就叫做有违常识,首先这个意淫出的“通常要3万伏以上”显然就不对,请自己谷歌韧致辐射...

你说的呀,不是我说的,(你说真空度高反倒不产生X光)

-1  学术分    1211   2019-11-10   故意捏造他人发言挑拨引战的。
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永待兮归
37楼
引用RodTech发表于35楼的内容
不是你不知道的东西就叫做有违常识,首先这个意淫出的“通常要3万伏以上”显然就不对,请自己谷歌韧致辐射...

3万伏不是意淫出来的,有些老式电视机高压包就是3万伏,能产生X光

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38楼
引用永待兮归发表于36楼的内容
你说的呀,不是我说的,(你说真空度高反倒不产生X光)

掐取片段抬杠,已投诉

[修改于 9 个月前 - 2019-11-10 20:45:43]

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39楼
引用永待兮归发表于37楼的内容
3万伏不是意淫出来的,有些老式电视机高压包就是3万伏,能产生X光

电视30kV能产生X光和通常要多少kV才产生X光有什么联系么

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2019-11-11 00:24:55
40楼
引用永待兮归发表于33楼的内容
没你说的那么恐怖,有些老电视机,工作时就有X光

x射线发现的初期,有很多物理学家研究x射线的时候不注意防护。结果有的截肢,有的得了皮肤癌。

x射线的伤害是潜伏性的,也是累积性的,等到发觉到伤害的时候已经晚了。

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2
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永待兮归
41楼
引用极速外卖发表于38楼的内容
掐取片段抬杠,已投诉

人家楼主都没有说我掐取片段抬杠,你那根?这么爱多管.扣我一分你高兴是吧

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永待兮归
42楼
引用永待兮归发表于36楼的内容
你说的呀,不是我说的,(你说真空度高反倒不产生X光)

你有眼睛没有,是我捏造么? QRLL[1PVKO0(A5E{2SWQHSN.png


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GiroPetrenko(作者)
43楼

各位请停一下,这是技术讨论贴,请不要讨论无关的事情!

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44楼
引用RodTech发表于35楼的内容
不是你不知道的东西就叫做有违常识,首先这个意淫出的“通常要3万伏以上”显然就不对,请自己谷歌韧致辐射...

这个博物馆有意思,各种奇形怪状的管子。下图这个1910年代的冷阴极管,居然带有稳压装置,靠加热一些不稳定的化学物质保持管内有“稀薄的气体”。柯立芝管的广泛普及差不多要到1920年代后期了。

1573443198733.jpg

有意思的是,流行了差不多二十年具有两个阳极的管子,却没人搞清楚为什么要有两个阳极,似乎最后发现一个阳极效果也一样,哈哈哈。

[修改于 9 个月前 - 2019-11-11 12:02:15]

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2019-12-30 19:35:19
2019-12-30 19:35:19
GiroPetrenko(作者)
45楼

~更新~

  1. 终于把高压电源搞定了,使用的是~10kV的黑白电视高压包+30kV,2700pF&30kv50ma * 6 的倍压整流。ZVS 12V 输入。

  2. 这次测试的是正经的X射线管,指标约70kV,5mA的射线管,灯丝电压约2V。

  3. 管流1mA,曝光时间2.5s+蓝色增感屏,手机拍摄。

1036746794.jpg

- 一只鸡腿 -

1847427012.jpg

- MicroSD -

550605000.jpg

- 最终布局,倍压整流与射线管合为一体 -

1274862694.jpg

- 临时布局 -

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GiroPetrenko(作者)
46楼

~ 更新·之二 ~ (无图)

  1. 证明了2x2A会打火。在约60kV的高压下,可见许多许多的火花从灯丝打向阳极的罩子。

  2. 证明了DY86会“熔断”(有点像这样,不过阳极严重发红,好像要融化一样)

  3. 图片.png

    -- 结论:二者皆无有效射线输出,无成像能力。对1z11也不要抱太大希望,二者结构体积均相似。

    -- WY10P仍未实验,还有E1-0.025/140这个工频X射线整流管。

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47楼

换成绿色增感屏吧,据说灵敏度高一个数量级。

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2019-12-31 10:03:54
48楼

坐等E1—0.025/140的测试结果,这个管子可能效果更好些,但是要加更高的阳极电压才行。

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GiroPetrenko(作者)
49楼
引用Membrane发表于48楼的内容
坐等E1—0.025/140的测试结果,这个管子可能效果更好些,但是要加更高的阳极电压才行。

还是看人品(真空度),毕竟这种年代久远的管子容易漏气。

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50楼
引用GiroPetrenko发表于49楼的内容
还是看人品(真空度),毕竟这种年代久远的管子容易漏气。

但是GE有一款球管内部结构跟这种整流管几乎完全一致,只有玻璃外壳形状不同。

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51楼
引用GiroPetrenko发表于49楼的内容
还是看人品(真空度),毕竟这种年代久远的管子容易漏气。

如果微弱漏气的话可以试着增加灯丝电流烘烤,使少量钨蒸发吸附气体分子,类似钛泵的原理。

但是这样做对管子寿命有一定影响。

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