Investigation and Evaluation of Pump Types for a Liquid Metal Jet X-Ray Source

• Main Author: Svensson, Matilda
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Maskinkonstruktion (Avd.) 2020
• Subjects: pumps; pump types; liquid galinstan; metal jet; x-ray source; pumpar; pumptyper; flytande galinstan; metaljetstråle; röntgenkälla; Mechanical Engineering; Maskinteknik
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-274342

Since Wilhelm C. Röntgen discovered the x-rays in 1895 little has been done to improve the x-ray technology. In 2003 a group of scientists at KTH Royal Institute of Technology suggested a new type of x-ray source, namely a liquid metal jet x-ray source. The solid anode in the original source was changed to a liquid metal jet anode. This concept was commercialized by Excillum AB as the MetalJet in 2007. It is important that the x-ray beam is stable to obtain clear x-ray pictures demanding that the metal jet is non-fluctuating. The nozzle and the pump are the two parts in the system affects the metal jet the most. Today a diaphragm pump is used which give rise to a pulsating flow in the liquid. This report will investigate what different pump types exist and what pump types are suitable to pump a liquid metal for this application. A smaller investigation will take place to see if there is an off-the-shelf pump which can be put in the system directly. From the weighted evaluation of pump types it was found that all but one type of electromagnetic pumps, thermoelectric pumps and canned motor pumps are the most suitable pump types to be used in this application. From the smaller investigation into off-the-shelf pump it was concluded that some customization of the considered pump is necessary before the pump can be integrated into the system directly. Mostly, the customization regards material choice. === Lite har gjorts för att utveckla röntgenkällor sedan Wilhelm C. Röntgen upptäckte röntgenstrålning 1895. År 2003 föreslog en grupp med forskare på KTH en ny typ av röntgenkälla, nämligen en flytande metall röntgenkälla. Den solida anoden som vanligen används i röntgenkällor är utbytt mot en jetstråle av flytande metall istället. Detta koncept kommersialiserades av Excillum AB 2007. För att kunna ta tydliga röntgenbilder är det nödvändigt att röntgenstrålen är stabil vilket betyder att jetstrålen inte kan fluktuera. Två delar i systemet påverkar jetten mer än andra och de är munstycket och pumpen. I dagsläget används en membranpump som ger upphov till ett pulserade flöde i metallen. Den här rapporten undersöker vad det finns för olika pumptyper och vilka pumptyper som är mest lämpade för en denna applikation. En mindre undersökning kommer också göras för att undersöka om det finns en pump som kan plockas direkt från hyllan och integreras i systemet. Utifrån en viktad utvärdering av de funna pumptyperna kunde slutsatsen att alla utom en typ av elektromagnetiska pumpar, termoelektriska pumpar och ”canned motor” pumpar är mest lämpade för den här applikationen. Från den mindre undersökning stod det klart att det inte fanns en pump som kunde plockas från hyllan för att integreras i systemet direkt. Mestadels var det materialvalet som var den begränsande faktorn och måste ändras.