CN110275197A - 电子束检测*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电子束检测***。所述电子束检测装置，包括：电子收集装置，与电子束加速器共同位于屏蔽室内，用于检测电子束加速器辐射的电子束强度得到第一信号；采样盒，位于所述屏蔽室内，与所述电子收集装置连接，用于接收所述第一信号并将所述第一信号转换为光信号形式的反应所述电子束辐照均匀度的第二信号；通信盒，位于所述屏蔽室外，通过光纤与所述采样盒连接，用于通过所述光纤接收所述第二信号，并将所述第二信号转换为电信号形式的第三信号；控制器，位于所述屏蔽室外，与所述通信盒连接，用于接收所述第三信号，实现对所述电子束的检测控制。

Description

电子束检测***

技术领域

本发明涉及辐照加工技术领域，尤其涉及一种电子束检测***。

背景技术

辐照技术，是利用射线与物质间的作用，电离和激发产生的活化原子与活化分子，使之与物质发生一系列物理、化学、与生物化学变化，导致物质的降解、聚合、交联、并发生改性。由于其加工的优越性，辐照技术取得了飞速发展，加工的对象也越来越广泛。加工产品本身有一定的体积，离源距离不等，同批产品内吸收剂量不均匀。当产品吸收剂量低于有效剂量产生不了需要的辐射效应，高于有效剂量则为无用能量损耗，甚至可能照坏产品。因此必须对辐照的均匀度指标进行快速精确的测量；但现有的测量方案测量精确度不一，尤其是高流强电子束的测量精确度尤其低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种电子束检测***。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电子束检测***，包括：

电子收集装置，与电子束加速器共同位于屏蔽室内，用于检测电子束加速器辐射的电子束强度得到第一信号；

采样盒，位于所述屏蔽室内，与所述电子收集装置连接，用于接收所述第一信号并将所述第一信号转换为光信号形式的反应所述电子束辐照均匀度的第二信号；

通信盒，位于所述屏蔽室外，通过光纤与所述采样盒连接，用于通过所述光纤接收所述第二信号，并将所述第二信号转换为电信号形式的第三信号；

控制器，位于所述屏蔽室外，与所述通信盒连接，用于接收所述第三信号，实现对所述电子束的检测控制。

基于上述方案，所述通信盒和所述控制器位于控制室内；所述控制室和所述屏蔽室之间设置有金属屏蔽墙；

所述金属屏蔽墙上设置有供所述光纤通过的穿孔。

基于上述方案，所述采样盒包括：

电流电压转换电路，与所述电子收集装置连接，用于接收作为所述第一信号的电流信号并将所述电流信号转换为电压信号；

数模转换器，与所述电流电压转换电路连接，用于作为模拟信号的所述电压信号转换数字信号；

采样芯片，与所述数模转换器连接，用于将所述数字信号转换为反应所述电子束辐照均匀度的第三信号；

光电转换电路，与所述采样芯片连接，用于将所述第三信号转换为所述光信号形式的所述第二信号。

基于上述方案，所述***还包括：

电子收集支架；

驱动装置，与所述电子收集装置连接，用于向所述电子收集装置提供驱动力；

所述电子收集装置，安装在所述电子收集支架上，在所述驱动力的驱动下能够基于所述电子收集支架运动。

基于上述方案，所述电子收集支架包括：

电子收集导轨；

所述电子收集装置，活动安装在所述电子收集导轨上，能够沿所述电子收集导轨做一维运动。

基于上述方案，所述***还包括：

驱动装置包括步进电机。

基于上述方案，所述电子收集支架活动安装在辐照加工生产线的安装位上；

若所述活动支架位于第一位置时，所述电子收集装置位于所述辐照加工生产线的加工产品的加工位上，用于检测辐照加工的电子束强度；

若所述活动支架位于第二位置时，所述电子收集装置位于所述加工位外。

本发明实施例提供的技术方案，为了提升电子束的辐照均匀度检测，针对高流电子束会干扰检测这种情况，在电子束检测***涉及到大电流的部分置于屏蔽室内，如此位于屏蔽室外的控制器等部分至少不用受到电子束产生的电流和/或电磁干扰，从而减少了因这一部分干扰导致的不精确性的问题。与此同时，在进行检测的信号传输时，为了减少电磁干扰等，使用光纤传输，而光纤传输的光信号，是不受高流电子束产成的大电流或大电流形成的电磁场的影响的，从而在信号传输上减少了干扰导致的不精确性，从而再次提升了检测精确度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电子束检测***的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种电子束检测***的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的有一种电子束检测***的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第一种电子收集装置和电子收集支架的组合结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第二种电子收集装置和电子收集支架的组合结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第三种电子收集装置和电子收集支架的组合结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第四种电子收集装置和电子收集支架的组合结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。

如图1及图2所示，本实施例提供一种电子束检测***，包括：

电子收集装置101，与电子束加速器共同位于屏蔽室内，用于检测电子束加速器辐射的电子束强度得到第一信号；

采样盒102，位于所述屏蔽室内，与所述电子收集装置101连接，用于接收所述第一信号并将所述第一信号转换为光信号形式的反应所述电子束辐照均匀度的第二信号；

通信盒103，位于所述屏蔽室外，通过光纤105与所述采样盒102连接，用于通过所述光纤105接收所述第二信号，并将所述第二信号转换为电信号形式的第三信号；

控制器104，位于所述屏蔽室外，与所述通信盒103连接，用于接收所述第三信号，实现对所述电子束的检测控制。

本发明实施例提供的电子束检测***，可用于辐照加工技术的高电流的辐照加工中。

所述电子收集装置101包括但不限于法拉第杯或铝棒。所述电子收集装置101内部设置有中空腔体；所述中空腔体能够检测到入射带电粒子数量，从而检测所述电子束在时间轴上单点的电子束强度。

在本实施例中，所述第一信号正比于单个时间点上入射到所述电子收集装置101上电子数目。

在本实施例中，为了减少高流电子束对控制器104等设备的工作干扰，导致检测都电子束辐照均匀度不精确的问题。

在本实施例中，所述电子束检测***引入了屏蔽室，将电子收集装置101设置和采样盒102设置在屏蔽室内，如此，高流电子束所产生的大电流都隔离在隔离室内，减少大电流击穿空气或在深度比较大的环境下，导致通信盒103及控制器104等出现受到干扰出现问题。

在本实施例中还为了减少采样信号形成的采样信号在屏蔽室内被高流电子束的干扰，采样盒102在获得第一信号之后直接转换为光信号形式的第二信号。光信号是通过广播传导的，而非电压或电流等电形式的电信号，从而不会受到高流电子束的干扰，从而使得控制器104本身不会受到干扰，与此同时，信号在传输过程中受到的干扰更小，从而提升电子束的检测精确度。

在本实施例中，所述采样盒102可以按照预定时间间隔采样所述电子收集装置101上的电流，从而获得电流采样信号。该预定时间间隔中任意量时间间隔可相同，则所述采样盒102会周期性所述电子收集装置101上的电流信号。若所述预定时间间隔有至少两个时间间隔不等，则所述采样盒102仅是按照预定时间间隔的时间序列进行间隔性采集所述电子收集装置101上的电流信号。

在本实施例中，所述通信盒103可为将光信号转换为电信号的光电转换装置。

在一些实施例中，所述通信盒103与所述控制器104可为一体设备，即所述通信盒103和所述控制器104位于一个壳体内，是属于同一个物理设备。例如，具有光信号收发能力的服务器等。

在另一些实施例中，所述通信盒103和所述控制器104可为相互独立的物理设备。

在本实施例中通过隔离室和利用光纤105替代电缆进行信号传输，使得大电流电子束对检测产生的信号的干扰，从而提升了对电子束进行检测的精确度。

在一些实施例中，所述通信盒103和所述控制器104位于控制室内；所述控制室和所述屏蔽室之间设置有金属屏蔽墙；

所述金属屏蔽墙上设置有供所述光纤105通过的穿孔。

在本实施例中，所述隔离室的至少具有一面隔离墙，该隔离墙将所述通信盒103及所述控制室外。例如，所述隔离室具有一面隔离墙，或者具有多面隔离墙。例如，隔离室具有2到4面隔离墙。

所述隔离墙上铺设有金属板或者刷有金属粉等，形成一个金属屏蔽层，如此电信号可以被金属导入到地面，或者，金属隔离层还可以将交变的高电流电子束产生交变电场和磁场隔离在隔离室内，减少这种交变的电场和磁场对控制室内的通信盒103和/或控制器104的干扰。

在一些实施例中，所述采样盒102包括：

电流电压转换电路，与所述电子收集装置101连接，用于接收作为所述第一信号的电流信号并将所述电流信号转换为电压信号；

数模转换器，与所述电流电压转换电路连接，用于作为模拟信号的所述电压信号转换数字信号；

采样芯片，与所述数模转换器连接，用于将所述数字信号转换为反应所述电子束辐照均匀度的第三信号；

光电转换电路，与所述采样芯片连接，用于将所述第三信号转换为所述光信号形式的所述第二信号。

在本实施例中电流电压转换电路，与电子收集装置101连接，自然会将电子收集装置101接受电子束辐射时入侵到所述电子收集装置101上形成的电流导入到所述采样盒102。电流电压转换电路根据电流信号的电流值转换成对应电压值的电压信号。在本实施例中，该电压信号为了区分其他电压信号，称之为电压信号。此处的所述电压信号中“第一”并不具有实际的含义，泛指所述电流电压转换电路从所述电子收集装置101上接收到的电流信号。

此处，所述电流电压转换电路形成的所述电压信号是模拟信号。

在本实施例中，所述采样盒102还包括：数模转换器，该数模转换器可以将模拟信号离散化得到数字信号。采样芯片，一方面可以控制采样盒102进行信号采样，同时还可以用于控制采样盒102的信号转换。

在本实施例中，所述采样芯片可包括：可编程阵列，该可编程电路包括但不限于现场可编程阵列和/或复杂可编程阵列。

所述采样芯片还可包括：微处理器或专用集成电路，总之，所述采用芯片可为各种形式的位于所述采样盒102中的微控制器104或微控制电路，通过信号调理功能将时域上单点的信号强度，转换在包含多个单点的信号强度进行比对转换等，得到所述多个单点信号的时间段内所述电子束的辐照均匀度。

在一些实施例中，所述采样芯片还可以用于进行信号放大、干扰信号过滤等作用。通过信号放大对于能量比较微弱额信号转换成能量较强的信号，如此，减少信号在传输过程中因为衰减等导致信号丢失的现象。

与此同时，所述采样芯片还具有干扰信号过滤，通过信号频率的不同过滤掉干扰信号，从而提升信号的信噪比，再次提升后续检测结果的精确度。

在本实施例中，所述采样盒102还包括光电转换电路，该采样芯片将单个时间点采集的数字信号，获得衡量所述电子束在一段时间内辐照均匀度的第三信号。将第三信号可为电压脉冲等信号。所述光电转换电路接收到该电信号之后会转换得到光信号，该光信号可以称之为第二电信号。第二电信号在光纤105内传输到所述通信盒103。

在本实施例中，所述光纤105包括但不限于单模光纤105或多模光纤105。所述光纤105的条数可为一根或多根，具体所述光纤105的带宽可以根据传输数据量的需求进行设置。

在一些实施例中，如图4及图5所示，所述***还包括：

电子收集支架106；

驱动装置，与所述电子收集装置101连接，用于向所述电子收集装置101提供驱动力；

所述电子收集装置101，安装在所述电子收集支架106上，在所述驱动力的驱动下能够基于所述电子收集支架106运动。

在本实施例中所述***八块一个电子收集支架106，该电子收集之间上暗转有所述电子收集装置101。该电子收集装置101在驱动装置提供的驱动力作用下是可以运动的。如此，相当于在电子收集支架106的不同位置设置多个电子收集装置101，在本实施例中以一个可移动的电子收集装置101替代多个电子收集装置101收集不同位置的电子束的辐照强度，从而减少了电子收集装置101的数目，降低了所述***的硬件成本。

在一些实施例中，所述电子收集支架106可为十字架或者矩形环支架，所述电子收集装置101可以在所述电子收集的两个维度上运动，这两个维度可以相互垂直或者，成非垂直角度。

在一些实施例中，所述电子收集支架106包括：

电子收集导轨107；

所述电子收集装置101，活动安装在所述电子收集导轨107上，能够沿所述电子收集导轨107做一维运动。

在本实施例中，所述电子收集指教包括电子收集导轨107，该电子收集装置101可以悬挂在该电子收集导轨107上，该电子收集导轨107可包括：导轨槽，所述电子收集装置101在所述导轨槽上运动。或者，所述电子收集导轨107可为导轨杆，所述电子收集装置101套在所述导轨杆上运动。

在一些实施例中，所述***还包括：

驱动装置包括步进电机。

在一些实施例中，所述驱动装置可为电驱动装置或者液压驱动装置或者气压驱动装置等。

在本实施例中，所述驱动装置为电驱动装置，且是步进电机。步进电机具有结构简单及硬件成本低的特点。

在一些实施例中，所述电子收集支架106活动安装在辐照加工生产线的安装位上；

若所述活动支架位于第一位置时，所述电子收集装置101位于所述辐照加工生产线的加工产品的加工位上，用于检测辐照加工的电子束强度；

若所述活动支架位于第二位置时，所述电子收集装置101位于所述加工位外。

在本实施例中，所述电子收集支架106活动安装在辐照加工生产线，这种活动安装使得所述电子收集支架106能够在所述辐照加工生产线运动，例如，所述电子收集支架106通过自身的运动，使得所述电子收集装置101从位置A运动位置B。在本实施例中，所述电子收集装置101在所述电子收集支架106的带动下，可以进出所述加工产品的加工位，若电子收集装置101进入到所述加工位，则可以替代加工产品感受电子束的辐照；若离开所述加工位，则所述加工位空闲，可以用于放置加工产品，继续辐照加工。

在一些实施例中，所述电子收集支架106可为能够携带所述电子收集装置101运动的机械手臂，但不限于机械手臂。

图3所示，电子收集装置可以安装在可条台加上配合电子收集支架上的电子收集导轨做一维运动。所述采集盒包括：I-V转换电路(对应于前述电流电压转换电路)、数模转换器(A/D)、现场可编程阵列(FPGA)及光电转换模块，构成采样盒内的信号采样电路，通过由光纤形成的光线通信链路，与控制室内的人机交互端(对应于前述控制器)进行数据交互。例如，光纤通信链路传输的数据，通过光电转化模块转换成电信号之后存储到数据库。

以下结合上述任意实施例提供一个具体示例：

本示例提供一种用于高流强电子束辐照均匀度在线检测装置结构，如图1至图1所示，主要由电子搜集平台、本地采样盒、通讯盒、人机交互端及相关连接光纤构成。电子搜集平台、本地采样盒放置在屏蔽室内，其他部件放置在控制室，中间通过穿墙的光纤连接。

具体实现高流强电子束辐照均匀度在线检测方式如下：

(1)准备：通过人机交互端指令放下电子搜集平台，电子束照射电子探头。

(2)扫描：开启探头一维扫描运动。

(3)处理：通过本地采样盒处理电信号，转化为数字信号，通过通讯盒传输到人机交互端。

(4)显示：人机交互端将信息显示到屏幕。

该液体连续性密封辐照的装置的核心部件为5部分，其结构如图3所示。主要包括：电子收集装置，完成束流到电信号的转换；可调一维运动台架，控制探头位置，完成在线测量的运动控制；信号采集电路，处理探头信号，放大，滤波；光纤通信链路，隔离束流段高压，传输测量信号；人机交互端，提供方便的人机交互界面，方便控制采集过程，获取测量数据。

为实现在线测量，***采用如图4至图7所示的可调一维运动台架。电子收集装置通过螺丝固定在一维导轨上，导轨通过步进电机的控制，可以实现一个方向的往复运动，一维运动台架固定在翻转支架上，翻转支架通过大扭矩电机与扫描盒相连，通过控制舵机，实现支架翻转。在正常运行时，整体翻转在扫描盒侧面，需要测量时，远程控制舵机翻转，将装置摆到扫描盒下方。

如此，如图6所示，在处于工作状态下时，翻转支架(活动支架的一种)通过翻转将电子收集装置置于辐照生产线的辐照产品的加工位上，在处于待机状态下时，翻转支架通过翻转将电子收集装置撤离辐照产品的加工位，以实现辐照加工的正常进行。

图7所示的电子束检测***包括：

加速器扫描，用于电子束的加速；

翻转支架；

大扭矩舵机，与翻转支架连接，用于提供所述翻转支架翻转的驱动力；

一维导轨，为设置在翻转支架上的电子收集导轨的一种，可用于电子收集装置沿其进行一维的直线运动；

电子收集装置，活动安装在一维导轨上；

步进电机，为电子收集装置活动的驱动装置的一种，通过自身的电机旋转将电能转换为机械能并驱动电子收集装置移动。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电子束检测***，其特征在于，包括：

电子收集装置，与电子束加速器共同位于屏蔽室内，用于检测电子束加速器辐射的电子束强度得到第一信号；

采样盒，位于所述屏蔽室内，与所述电子收集装置连接，用于接收所述第一信号并将所述第一信号转换为光信号形式的反应所述电子束辐照均匀度的第二信号；

通信盒，位于所述屏蔽室外，通过光纤与所述采样盒连接，用于通过所述光纤接收所述第二信号，并将所述第二信号转换为电信号形式的第三信号；

控制器，位于所述屏蔽室外，与所述通信盒连接，用于接收所述第三信号，实现对所述电子束的检测控制。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述通信盒和所述控制器位于控制室内；所述控制室和所述屏蔽室之间设置有金属屏蔽墙；

所述金属屏蔽墙上设置有供所述光纤通过的穿孔。

3.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述采样盒包括：

电流电压转换电路，与所述电子收集装置连接，用于接收作为所述第一信号的电流信号并将所述电流信号转换为电压信号；

数模转换器，与所述电流电压转换电路连接，用于作为模拟信号的所述电压信号转换数字信号；

采样芯片，与所述数模转换器连接，用于将所述数字信号转换为反应所述电子束辐照均匀度的第三信号；

光电转换电路，与所述采样芯片连接，用于将所述第三信号转换为所述光信号形式的所述第二信号。

4.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述***还包括：

电子收集支架；

驱动装置，与所述电子收集装置连接，用于向所述电子收集装置提供驱动力；

所述电子收集装置，安装在所述电子收集支架上，在所述驱动力的驱动下能够基于所述电子收集支架运动。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，所述电子收集支架包括：

电子收集导轨；

所述电子收集装置，活动安装在所述电子收集导轨上，能够沿所述电子收集导轨做一维运动。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述***还包括：

驱动装置包括步进电机。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述电子收集支架活动安装在辐照加工生产线的安装位上；

若所述活动支架位于第一位置时，所述电子收集装置位于所述辐照加工生产线的加工产品的加工位上，用于检测辐照加工的电子束强度；

若所述活动支架位于第二位置时，所述电子收集装置位于所述加工位外。