一种低能电子加速器扫描束垂直引出装置及方法与流程

本发明涉及辐射加工技术领域，尤其涉及一种低能电子加速器扫描束垂直引出装置及方法。

背景技术：

辐射加工作为一种民用核技术已被广泛应用于多个领域，包括工业、农业、环保等，涵盖了聚合物交联改性、涂层固化、聚乙烯发泡、热收缩材料、半导体改性、木材-塑料复合材料制备、食品的灭菌保鲜、烟气辐照脱硫脱硝诸多加工过程，是一项应用非常广泛的高新技术，已经在发达国家取得了可观的经济效益和良好的社会效益。

作为辐照用加速器依据能量可分为高、中和低能量辐照加速器，低能加速器能量一般小于500kv，主要用于轮胎橡胶预硫化、薄膜辐照、表面固化、医疗用品消毒等。目前常见的低能加速器引出方式大体有两种，一种是聚焦束经过扫描后引出，另一种是电子帘引出方式。扫描束引出的电子加速器一般使用高压电源和加速管集中安置的方式，结构相对比较紧凑；电子束从电子枪阴极表面出射，经过加速管加速，接着被聚焦和扫描后穿出钛膜进入大气进行辐照加工。电子帘加速器一般为高压电源和加速器主体分离放置，使用单极加速结构，电子束是从与钛窗等宽的阴极组件出射，呈帘状经钛窗引出到大气中进行辐照加工，该类型加速器无加速管，加速器主体结构非常简洁，但阴极组件体积庞大，制作工艺复杂。

而在低能电子束的引出过程中有一个问题是值得注意的，为了减小电子束穿过钛膜的能量损失，使用的钛膜越薄越好，目前低能电子加速器使用的钛膜厚度一般为8~20um，如此厚度的钛膜无法大面积承受大气压力，故需制作格栅窗结构来支撑钛膜，同时也可起到散热作用。由于格栅的存在，以上两种束流引出方案束流引出效率相差较大，电子帘引出方式由于引出的电子束几乎是垂直格栅窗钛膜出射，因此仅有栅齿的厚度阻挡了束流的引出，而聚焦束由于经过扫描后引出时束流与格栅窗成一定角度，栅齿的高度对束流的阻挡效应最明显，栅齿的高度尺寸远大于其厚度，所以扫描束如此引出效率将大幅度下降。

目前常用的扫描束引出技术是将栅齿加工成倾斜一定角度来解决引出效率问题。这种方案是首先计算电子束引出时的偏转角度，然后再估算出所在栅齿位置处束流的偏转角度，在设计栅格时，每个栅齿的倾斜角度都和该点的束流偏转角度一致，这样在束流引出过程中可以保证栅齿对束流较小的阻挡率，以提高引出效率。但该方案也存在一定缺陷，首先如果引出窗高度发生变化时，由于通常栅齿的间隔是不变的，这就会导致束流偏转到同一个栅齿时的角度发生变化，而已加工好的栅齿角度是固定的，这将使得引出效率降低，若由于不同的窗高而制作不同倾斜角度栅齿的格栅，这不利于产品的标准化。另外束流在栅格窗上角度的变化是连续的，这使得所有栅格倾斜角度没有一个是完全相同的，且相邻栅齿间的角度变化较小，因此要求加工精度很高，这使得格栅窗的加工费用高且合格率较低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、效率高的低能电子加速器扫描束垂直引出装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该低能电子加速器扫描束垂直引出方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种低能电子加速器扫描束垂直引出装置，其特征在于：该装置包括钛窗和一组聚拢磁铁；所述钛窗的一端设有扫描磁铁，其另一端设有法兰，该法兰上套装有一组所述聚拢磁铁；所述法兰的下面设有覆盖钛膜的格栅窗；所述钛膜上设有压板；所述聚拢磁铁包括外部包裹有不锈钢外罩的两个相对设置的c型铁芯以及套装在两个c型铁芯上的线圈；所述不锈钢外罩上分别设有外接直流电源电缆的进线口、外接通风管道的进风口；两个相对设置的所述c型铁芯对称设在所述钛窗的两侧；所述线圈上设有与供电线缆相连的接线柱。

所述法兰与所述聚拢磁铁通过定位螺钉套装在一起。

所述c型铁芯的截面多处不相等。

所述不锈钢外罩与所述c型铁芯通过固定螺钉连接在一起。

所述格栅窗上设有竖直栅齿。

一种低能电子加速器扫描束垂直引出方法，包括以下步骤：

⑴从低能电子加速器中阴极表面出射的电子束，被低能电子加速器扫描束垂直引出装置中的扫描磁铁扫描，到达引出格栅窗之前，所述电子束出射方向与引出方向即竖直方向形成夹角；

⑵为低能电子加速器扫描束垂直引出装置中的聚拢磁铁上的的线圈通直流电流，此时在c型铁芯的左右两边磁极之间将产生方向相反的磁场；

⑶与引出方向形成夹角的所述电子束在穿过所述c型铁芯磁极的过程中，受磁场力作用，所述电子束被聚拢并与引出方向一致。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明中c型铁芯的截面多处不相等，从而形成偏转电子所需磁场形状。

2、本发明中不锈钢外罩上设有外接通风管道的进风口，使不锈钢罩内形成干净空气的正压力，避免辐照产生的外部臭氧进入而腐蚀铁芯、线圈等组件。

3、本发明主要是在使用结构简单的竖直栅齿的情况下，通过在钛窗上增加一组聚拢磁铁的方法，使扫描后与钛膜呈倾斜角度的束流聚拢回与钛膜垂直的角度。同时聚拢磁铁多个不同截面的设计，使得聚拢磁铁产生的磁场能够将所有扫描后偏转不同角度的束流都聚拢到与引出窗钛膜垂直的方向上来，从而提高低能电子束引出效率。

4、本发明通用性强、方案简洁、成本低，有利于产业化推广。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的整体示意图。

图4为本发明中e的放大图。

图5为本发明聚拢磁铁磁场分布图。

图中：1—钛窗；2—线圈；3—c型铁芯；4—格栅窗；5—不锈钢外罩；6—法兰；7—进线口；8—进风口9—聚拢磁铁；10—钛膜；11—压板；12—竖直栅齿；13—扫描磁铁；14—电子束。

具体实施方式

如图1~4所示，一种低能电子加速器扫描束垂直引出装置，该装置包括钛窗1和一组聚拢磁铁9。

钛窗1的一端设有扫描磁铁13，其另一端设有法兰6，该法兰6上套装有一组聚拢磁铁9；法兰6的下面设有覆盖钛膜10的格栅窗4；钛膜10上设有压板11；聚拢磁铁9包括外部包裹有不锈钢外罩5的两个相对设置的c型铁芯3以及套装在两个c型铁芯3上的线圈2；不锈钢外罩5上分别设有外接直流电源电缆的进线口7、外接通风管道的进风口8；两个相对设置的c型铁芯3对称设在钛窗1的两侧；线圈2上设有与供电线缆相连的接线柱。

其中：

法兰6与聚拢磁铁9通过定位螺钉套装在一起。

c型铁芯3的截面多处不相等。

不锈钢外罩5与c型铁芯3通过固定螺钉连接在一起。

格栅窗4上设有竖直栅齿12。

一种低能电子加速器扫描束垂直引出方法，包括以下步骤：

⑴从低能电子加速器中阴极表面出射的电子束14，被低能电子加速器扫描束垂直引出装置中的扫描磁铁13扫描，到达引出格栅窗4之前，电子束14出射方向与引出方向即竖直方向形成夹角；

⑵为低能电子加速器扫描束垂直引出装置中的聚拢磁铁9上的的线圈2通直流电流，此时在c型铁芯3的左右两边磁极之间将产生方向相反的磁场，且磁场分布如图5所示；

⑶与引出方向形成夹角的电子束14在穿过c型铁芯3磁极的过程中，受磁场力作用，电子束14被聚拢并与引出方向一致。

电子束14穿越钛膜过程中始终保持与钛膜表面方向垂直，减少了束流引出过程中的电子损失，提高了引出效率。