CN210489263U - 一种低能散电子束辐照装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低能散电子束辐照装置，包括机架，机架上设置有电子枪、加速器、扫描磁铁和真空辐照盒，所述电子枪和扫描磁铁分别与加速器相连，所述真空辐照盒与扫描磁铁相连，所述真空辐照盒的开口朝向被辐照物品，所述加速器和扫描磁铁之间设置有低散能组件，所述低散能组件包括二极偏转磁铁和准直器，二极偏转磁铁一端与加速器相连，另一端与准直器相连，准直器与扫描磁铁相连。通过二极偏转磁铁和准直器可以更好的降低能散，提高了其应用范围。

Description

一种低能散电子束辐照装置

技术领域

本实用新型涉及绿色加工技术领域，更具体地说，涉及一种低能散电子束辐照装置。

背景技术

电子束辐照加工是利用电离辐射与物质相互作用产生的物理效应、化学效应和生物效应，对产品进行消毒、灭菌、材料改性的高科技绿色加工技术。

电子束的能量越高，则电子的穿透力就越强，射程越大，与被辐照物品的作用厚度就越大。国际上公认的不会产生放射性等二次污染的最高电子束能量为10MeV，所以在消毒灭菌、食品保鲜等应用领域，一般采用10MeV或略低的电子束能量。电子束入射到被辐照物品后会激发一定的吸收剂量(能量)分布，当要求剂量均匀度好于90％时，10MeV电子束在水中的穿透深度为4cm左右，被辐照物品密度越大则穿透深度越小。而单位时间产生的剂量大小取决于电子束的平均功率，即电子能量和平均束流强度的乘机。对于10MeV的电子束，若平均流强为2mA，则平均束流功率为20kW。如果需要5kGy(Gy为剂量单位，1Gy＝1J/kg)的吸收剂量，假定电子束剂量转化率为50％，则20kW的电子束辐照加工能力可达2kg/s，即170吨每天。

在纵向聚束的过程中，即将宏脉冲中的连续电子束流纵向聚束为较短的微脉冲的过程中，不同纵向位置的电子受到不同电场强度的速度调制，即不同的电子获得了不同的能量。在加速的过程中，由于微脉冲相对于2856MHz的加速电场而言，是有一定的宽度的，在每个微脉冲的宽度内，不同相位的电子得到的加速强度不同。再加上空间电荷效应和束流负载效应的影响，最终在加速器的出口处，电子束流是有一定能散的，即围绕设计的中心能量(10MeV)，电子能谱具有一定的宽度，半峰全宽能散一般为±5％。由于从电子枪到加速器再到扫描磁铁，束线是一条直线，束流除了一部分横向丢失在真空管壁上之外，其余束流(即使能量不尽相同)均能传输通过，最终辐射到产品上。在某些特定的辐照加工领域，比如芯片的辐照，希望电子束流为准单能电子束，即电子束能散小于1％。为了解决此问题，我们设计了此低能散电子束辐照装置。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种低能散电子束辐照装置，以解决背景技术中所提到的技术问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种低能散电子束辐照装置，包括机架，机架上设置有电子枪、加速器、扫描磁铁和真空辐照盒，所述电子枪和扫描磁铁分别与加速器相连，所述真空辐照盒与扫描磁铁相连，所述真空辐照盒的开口朝向被辐照物品，所述加速器和扫描磁铁之间设置有低散能组件，所述低散能组件包括二极偏转磁铁和准直器，二极偏转磁铁一端与加速器相连，另一端与准直器相连，准直器与扫描磁铁相连。

优选的是，所述二极偏转磁铁和准直器分别设置有两个，且二极偏转磁铁与准直器交替连接。

在上述任一方案中优选的是，两个所述准直器上均设置有水冷管道。

在上述任一方案中优选的是，所述水冷管道的材质为铜。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

1、电子束经过与两组二极偏转磁铁和准直器相互作用之后，其能散从±5％降到1％以内，即最终作用在被辐照物品上面的电子束能散在1％以内，为准单能(10MeV)电子束。

2、二极偏转磁铁和准直器为加速器领域常用部件，易于制造加工，安装方便，运行稳定。

附图说明

图1为常规电子束辐照装置的结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图。

图中标号说明：

1、机架，2、电子枪，3、加速器，4、扫描磁铁，5、真空辐照盒，6、二极偏转磁铁，7、准直器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

请参阅图2，一种低能散电子束辐照装置，包括机架1，机架1上设置有电子枪2、加速器3、扫描磁铁4和真空辐照盒5，所述电子枪2和扫描磁铁分4别与加速器3相连，所述真空辐照盒5与扫描磁铁4相连，所述真空辐照盒5的开口朝向被辐照物品，所述加速器3和扫描磁铁4之间设置有低散能组件，所述低散能组件包括二极偏转磁铁6和准直器7，二极偏转磁铁6一端与加速器3相连，另一端与准直器7相连，准直器7与扫描磁铁4相连。

在本实施例中，为了更好的消除能散，所述二极偏转磁铁6和准直器7分别设置有两个，且二极偏转磁铁6与准直器7交替连接，提高了能散消除效果。

在本实施例中，两个所述准直器7上均设置有水冷管道，通过水冷管道可以很好的防止准直器出现过热的情况，延长其使用寿命。

在本实施例中，为了更好的使用水冷管道，所述水冷管道的材质为铜，提高了其散热效率。

常规电子束辐照装置的结构图如图1所示。其中直流热阴极电子枪的作用是产生低能、强流的宏脉冲电子束流。工作在2856MHz频率下的加速器的作用是将宏脉冲电子束纵向聚束为一系列微脉冲并将其加速到设计能量如10MeV，加速器3的***设有螺线管磁铁对电子束进行横向聚焦。扫描磁铁4对电子束进行周期横向扫描，将其横向展宽。真空辐照盒5接纳被扫描展宽的电子束，并将加速器3内真空环境与外界大气隔离，而电子束可以穿透真空辐照盒5底部的钛膜竖直向下发射出来。被辐照物品装箱后放在传输带上逆时针传送，当其运行到辐照盒正下方时，便会受到电子束的照射实现消毒灭菌。除了图1所示的关键设备外，完整的电子加速器3辐照装置还包括供电***、水冷***、真空***、控制***等辅助***，详见参考文献[1，2]。

本实用新型所述的加速器连接的辅助***参考以下文献设置：

[1]***主编，加速器物理基础，北京大学出版社，2012年

[2]裴元吉著，电子直线加速器设计基础，科学出版社，2013年

实施例2：

在实施例1的基础上，如图2所示，为了便于区分两组二极偏转磁铁6和两组准直器7，现对其编辑名称区分，但是其结构是一样的，仅是用于理解其位置和工作原理，其分别为第一二极偏转磁铁6、第二二极偏转磁铁6、第一准直器7和第二准直器7，低能散电子束辐照装置在常规电子束辐照装置的基础上，其工作原理是：增设了两组二极偏转磁铁6和准直器7。具有较高能散的电子束流经过第一个二极偏转磁铁6的偏转后，由于不同能量的电子偏转角度不同，即存在色散，只有能量恰好为中心能量10MeV的电子能够被偏转到束流管道的中心线上，能量偏离10MeV越多的电子，经偏转后，运行轨道偏离中心线越多。在第一个二极偏转磁铁6后面适当位置，增设一个第一准直器7，偏离中心线最多的电子将会丢失在第一准直器7上面，为了防止第一准直器7过热，第一准直器7设计有水冷管道。通过第一准直器7之后的电子束，其能散大幅度降低。第二二极偏转磁铁6负责将电子束偏转回竖直向下的方向，再一次，能量偏离10MeV的电子经过第二二极偏转磁铁6的偏转后，将会偏离束流管道中心线，并最终丢失在第二准直器7上面。同理，第二准直器7也设有水冷管道。穿过第二准直器7并最终到达扫描磁铁4的电子束，其能散基本消除，能散度小于1％。

电子束经过两组二极偏转磁铁6和准直器7之后，其能散从±5％降为1％以内，即最终作用在被辐照物品上面的电子束能散在1％以内，为准单能电子束。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种低能散电子束辐照装置，包括机架(1)，机架(1)上设置有电子枪(2)、加速器(3)、扫描磁铁(4)和真空辐照盒(5)，所述电子枪(2)和扫描磁铁(4)分别与加速器(3)相连，所述真空辐照盒(5)与扫描磁铁(4)相连，所述真空辐照盒(5)的开口朝向被辐照物品，其特征在于，所述加速器(3)和扫描磁铁(4)之间设置有低散能组件，所述低散能组件包括二极偏转磁铁(6)和准直器(7)，二极偏转磁铁(6)一端与加速器(3)相连，另一端与准直器(7)相连，准直器(7)与扫描磁铁(4)相连。

2.根据权利要求1所述的一种低能散电子束辐照装置，其特征在于：所述二极偏转磁铁(6)和准直器(7)分别设置有两个，且二极偏转磁铁(6)与准直器(7)交替连接。

3.根据权利要求1所述的一种低能散电子束辐照装置，其特征在于：两个所述准直器(7)上至少一个设置有水冷管道。

4.根据权利要求3所述的一种低能散电子束辐照装置，其特征在于：所述水冷管道的材质为铜。

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