Ученые ЛЭТИ разработали новый класс отечественных рентгеновских трубок

Рентгеновское излучение было открыто немецким физиком Вильгельмом Рентгеном (1845-1923 гг.) в 1895 году. С тех пор оно активно используется для изучения внутренней структуры объектов в самых разных сферах жизни – от исследования древних артефактов и электронных чипов до семян различных растений и человеческого организма. За прошедшие десятилетия рентгеновская техника стремительно развивалась, проникая в самые разные области. Сегодня рентгенография является быстрым и доступным способом неразрушающей диагностики и контроля объектов в различных отраслях – от медицины и электроники до анализа семян, интернет-кабелей и произведений искусства. Существенно повысилось качество изображений, уменьшились габариты устройств, а также разработаны методы получения трехмерных изображений (томография) объектов исследования.

Одним из передовых классов источников рентгеновского излучения являются так называемые разборные рентгеновские трубки. Их технические характеристики позволяют получать высокоинформативные изображения в разрешении, недоступном для других систем рентгеновской диагностики. Это особенно важно в условиях неразрушающего контроля качества технологической продукции, поскольку позволяет выявлять даже мельчайшие дефекты.

Разборная рентгеновская трубка – сложное наукоемкое изделие, сегодня его серийно производят лишь несколько стран мира. Поскольку в современной России подобные технологии были утеряны, в 2023 году сборная команда специалистов ООО «Диагностика-М» (Москва) и сотрудников кафедры электронных приборов и устройств (ЭПУ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» начала реализацию амбициозного проекта по разработке и передаче в серийное производство российской разборной рентгеновской трубки. Цель проекта – достижение технологического суверенитета России в весьма значимом сегменте мирового рынка рентгеновской техники. Проект поддержан грантом в рамках Постановления Правительства РФ № 218, сумма финансирования – 215 млн рублей.

«В рамках проекта была разработана первая отечественная разборную рентгеновская трубка РРТ 225. Испытания установочной партии трубок показали, что устройство по характеристикам не уступает лучшим импортным аналогам. Разборная трубка позволяет эксплуатировать рентгеновский аппарат на предельных параметрах по току и мощности на мишени, обеспечивая высокую информативность и качество изображения. Это особенно важно при производстве высокотехнологичной продукции, например, для контроля качества электронных компонентов, монтажа печатных плат и т.д.».

Одно из ключевых условий работы рентгеновской трубки – создание и поддержание рабочего вакуума. В классических неразборных трубках все элементы конструкции запаяны в специальный стеклянный вакуумный баллон. Поэтому при нарушении его целостности или выходе из строя кого-либо внутреннего узла трубки ее приходится утилизировать. В разборных трубках вакуум создается и поддерживается с помощью специального насоса. В случае поломки рентгеновскую трубку можно быстро отремонтировать и снова ввести в эксплуатацию.

«Разработка и запуск в производство разборного источника ионизирующего излучения РРТ с анодным напряжением 225 кВ стала возможной за счет опыта и знаний Мамонова Игоря Анатольевича, ведущего разработчика нашего предприятия. Особенностью конструкции РРТ-225 является компоновка высоковольтного блока с катодной камерой, магнитно-фокусирующей колонной и системой охлаждения в одном моноблоке. Такой конструктив, исключающий высоковольтные кабели и их разъёмы, значительно повышает безотказность и долговечность системы, а также позволяет достичь большей компактности. РРТ-225 имеет широкий спектр технического, медицинского и научно-лабораторного применения: роботизированные комплексы неразрушающего контроля и диагностики, цифровая 2D-радиография, ламинография, компьютерная томография, рентгено-флуоресцентный анализ, структурный анализ».

Разработанная рентгеновская трубка легла в основу рентгенографической кабины «Орел-2» – крупного роботизированного промышленного томографа, разработанного специалистами ООО «Диагностика-М», выступившим в роли индустриального партнера СПбГЭТУ «ЛЭТИ» по проекту. В настоящее время на производственных мощностях ООО «Диагностика-М», построенных также в рамках гранта, организовано серийное производство этого оборудования.

«Разборная микрофокусная рентгеновская трубка, разработанная в ЛЭТИ, на сегодняшний день не имеет аналогов в России. На базе такой рентгеновской трубки отечественные высокотехнологичные компании теперь смогут разрабатывать и выпускать рентгеновское оборудование для неразрушающего контроля с возможностью детализации мельчайших дефектов внутри исследуемых объектов без необходимости   закупать зарубежные аналоги таких  трубок. Такое оборудование сегодня востребовано и найдет свое применение в ключевых отраслях отечественной промышленности и научных исследованиях. Разработанная  технология в ЛЭТИ  направлена на достижение технологического суверенитета России в сфере рентгеновской техники. Отмечу, что разборная рентгеновская трубка найдет применение не только в сфере электронной промышленности, но и в других сферах, требующих высокой точности диагностики продукции, например, в аэрокосмической или оборонной отраслях».

Работа ведется в русле научно-исследовательской политики программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет-2030», национального проекта «Молодёжь и дети» и инициативы Десятилетия науки и технологий.

Справка:

С 2012 года в рамках Постановления Правительства РФ № 218 СПбГЭТУ «ЛЭТИ» реализовал десять проектов, завершившихся выпуском серийной продукции. Средства субсидий составили около 1,5 млрд рублей, а вместе с привлеченными средствами общая стоимость проектов – около 3 млрд рублей.