一種工業用x射線與高能電子加速器複合輔照系統的製作方法

2023-09-18 01:16:50

專利名稱：一種工業用x射線與高能電子加速器複合輔照系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業輔照系統，特別是一種工業用x射線與高能電子加速器
複合輔照系統。
(二)
背景技術：
輻照加工技術是利用核輻射或射線輻射與物質相互作用所產生的物理效應、化學效應和生物效應，對被加工物品進行處理，以達到預期的目標。現行的技術是將電子加速器產生的電子線或鈷60產生的Y射線的能量轉移給被輻照物質，通過控制輻射條件，如材料改性、食品保鮮、農作物殺蟲、消毒滅菌、生物變異等。輻射加工，使其物質發生物理、化學及生物效應，達到人們所需要的目標。比如，使高分子材料分別實現接枝、聚合、裂變或交聯，抑制或剌激生物生長，有效地殺滅害蟲、蟲卵、病菌等。 輻射加工產業發展迅速，北美、歐洲的輻照加工產品應用已十分廣泛，亞洲、南美
洲甚至比較落後的非洲，都相繼有不少裝置投入使用，年產值高達數千億美元。 電子加速器的基本原理是高頻振蕩電源獲得射頻電壓，經射頻變壓器和倍壓整流
堆後獲得高頻高壓，使得高電場中被加熱的燈絲上的電子脫離燈絲並定向移動。這些電子，
在束流管的真空腔中，被分壓電場逐級加速，並在聚焦和掃描磁場的作用下，形成束狀，且
以極高的能量穿越掃描鈦窗，轟擊從鈦窗下面通過的被照物的分子鍵，導致產品迅速發生
反應，如交聯、降解、殺菌等等。 電子加速器系統一般分為三級架構加速器設備系統、監測與控制系統和用戶管理系統。整個系統通常採用工業乙太網及工控總線技術將監控設備連接起來，構成了一個穩定，易於擴充的硬體環境。 將加速器設備按功能劃分為若干個分系統。如調製器系統、微波系統、恆溫水冷系統、傳送系統、真空系統、磁場系統、束流測量系統、安全連鎖系統等。這樣的分系統將由監測與控制系統來控制，將各個分系統連接構成一個整體並可以分別進行控制和調試，。整個系統按擺放位置及功能整合又可分為四個部分照射頭，調製器、傳送系統、恆溫水冷系統。[0007] X射線的產生有多種方式。目前最常用的方式是通過高速運動的電子流轟擊金屬靶來獲得的。常用的靶材Cr， Fe， Co， Ni， Cu， Mo， Ag。短脈衝電子束打靶產生軔致輻射，再記錄穿過快速過程後相應的軔致輻射，加速器可在相當大的範圍內方便地調節電子的能量，為不同的輔照組合選擇不同的軔致輻射譜帶來了方便。X射線輔照的能量轉換效率較低，是其輔照深度較深。因此，在工業輔照應用中，X射線輔照與高能直線電子加速器輔照具有互補性。目前，在工業輔照應用中，或採用X射線輔照，或採用高能直線電子加速器輔照。尚未見將兩種輔照系統集成在一起構成複合輔照系統的技術方案。

發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種工業用X射線與高能電子加速器複合輔照系統，使其輔照能量、輔照深度的調節範圍大，能滿足不同的輔照對象對輔照計量以及輔照深度的不同要求。 為了解決上述技術問題，本實用新型包括X射線系統和高能電子加速器系統，X射
線系統的X線出束單元和高能電子加速器系統的電子束出束單元沿束下線方向縱向排列
形成複合輔照出束模塊，複合輔照出束模塊位於束下線的上方，X射線系統和高能電子加速
器系統有一個可控制兩個系統同時工作和切換兩個系統的總控制系統單元。 為了提高輔照效果，所述複合輔照出束模塊產生的電子束或X射線形成的掃描扇
面與束下線運行方向垂直。 為了可改變複合輔照出束模塊與被照物之間的間距，所述束下線位於複合輔照出
束模塊下方部分設有高度調節裝置。 為了使其控制方便、體積小，所述的高能電子加速器系統採用S波段緊湊型立式駐波軸耦合電子直線加速器結構，高能電子加速器系統包電源供給單元、固態調製器單元、真空和微波系統單元、速調管單元、加速管聚焦單元、電子束出束單元、和熱管溫控系統單元，前述的七個單元由總控制系統單元控制。 為了使其具有熱軟啟動功能、使系統工作更安全可靠，所述的總控制系統單元具
有設置工作溫度並控制系統達到設定工作溫度才能啟動的程序，熱管溫控系統單元包括調
節並控制系統溫度在設定工作溫度範圍內的熱管冷卻裝置和恆溫控制系統。 所述的固態調製器單元為全固態結構。屏棄了傳統設計中的變壓器油箱以及複雜
的水冷系統，使調製器容易小型化，安裝維護便捷，從而滿足緊湊型系統結構的要求。 為了便於實施，所述的X射線系統為電子束打靶方式的X射線系統。 本實用新型的有益效果是本實用新型通過總控制系統單元控制X射線和高能電
子加速器工作，兩個出束單元可以分時工作，也可以同時工作，實現X射線輔照與高能直線
電子加速器輔照互補，使得輔照能量、輔照深度的調節範圍大，能滿足不同的輔照對象對輔
照計量以及輔照深度的不同要求。

圖1為本實用新型高能直線電子加速器系統的組成框圖；[0018] 圖2為本實用新型的組成框圖； 圖中1、電源供給單元，2、固態調製器單元，3、真空和微波系統單元，4、速調管單元，5、加速管聚焦單元，6、電子束出束單元，7、總控制系統單元，8、熱管溫控系統單元，9、 X線出束單元，10、複合輔照出束模塊，11、束下線。
具體實施方式如圖2所示的一種具體實施例，包括X射線系統和高能電子加速器系統，高能直線電子加速器的電子束出束單元6與X射線系統的X線出束單元9沿束下線ll方向縱向排列形成複合輔照出束模塊10。複合輔照出束模塊10位於束下線11上方，對裝載在束下線11上的被輔照物進行輔照。複合輔照出束模塊io產生的電子束或x射線形成的掃描扇面與束下線ll運行方向垂直。束下線ll按著所設定的傳輸速度勻速移動。束下線ll在複合輔照出束模塊10下方部分可以在一定範圍內調節高度，以改變複合輔照出束模塊10與被輔照物之間的間距。兩個出束單元可以分時工作，也可以同時工作，以滿足不同的輔照要求。高能直線電子加速器系統與電子加速器電子束打靶產生X射線系統由一個總控制系統單元7控制其工作狀態。兩個出束系統可以完全獨立運行，通過總控制系統單元7進行切換完成。這樣，當一個系統需要維護維修時不影響另一個系統正常運行。[0021] 如圖1所示的高能直線電子加速器系統，在結構上採用S波段緊湊型立式駐波軸耦合電子直線加速器結構，整個系統包括電源供給單元1、固態調製器單元2、真空和微波系統單元3、速調管單元4、加速管聚焦單元5、電子束出束單元6、總控制系統單元7和熱管溫控系統單元8等8個組成部分。電源供給單元l為這個系統提供電源。固態調製器單元2將交流電源經過整流濾波後，提供給高頻逆變電路，作為高壓充電電源。經脈衝形成電路再產生高壓脈衝，提供給速調管單元4陰極。由於採用全固態結構，固態調製器單元2體積更小，維護更方便。為實現緊湊型加速器結構創造了有利條件。真空和微波系統單元3為系統提供頻率穩定的微波信號，同時，系統內部微波傳輸全部由波導完成。由於微波功率較大，為避免波導系統放電打火，通常採用真空或充以惰性氣體的工作方式。速調管部分是將微波系統饋入的微波信號進行功率放大後輸送給加速管。加速管聚焦單元5將速調管饋入的高功率微波信號在加速管諧振腔內形成駐波加速電場，電子槍發射的電子在加速場的作用下，經聚焦形成高能電子束。電子束出束單元6對加速管聚焦單元5產生的高能電子束進行磁場掃描，形成扇形輸出的掃描電子束。熱管溫控系統單元8對這個系統的各個功耗單元進行冷卻和恆溫控制，保證系統在高功率工作狀態下穩定工作。由於加速管聚焦單元5等對溫度的變化比較敏感，本系統採用熱軟啟動工作模式，熱軟啟動功能由總控制系統單元7和熱管溫控系統單元8共同作用實現，總控制系統單元7具有設置工作溫度並控制系統達到設定工作溫度才能啟動的程序，熱管溫控系統單元8包括調節並控制系統溫度在設定工作溫度範圍內熱管冷卻裝置和恆溫控制系統。當系統進行預熱時，熱軟啟動工作模式開始工作，恆溫控制系統就主動啟動，將系統溫度調節並控制在所設定的最佳溫度範圍內。方可進行正常出束輔照狀態。已有的高能直線電子加速器系統通常採用水循環冷卻溫度控制，本系統擬採用熱管冷卻溫度控制技術，從而減小系統的工藝複雜性。總控制系統單元7是整個系統的控制中心，其功能是控制系統工作，監測系統的工作狀態，對系統進行自檢和故障分析。
權利要求一種工業用X射線與高能電子加速器複合輔照系統，其特徵在於包括X射線系統和高能電子加速器系統，X射線系統的X線出束單元(9)和高能電子加速器系統的電子束出束單元(6)沿束下線(11)方向縱向排列形成複合輔照出束模塊(10)，複合輔照出束模塊(10)位於束下線(11)的上方，X射線系統和高能電子加速器系統有一個可控制兩個系統同時工作和切換兩個系統的總控制系統單元(7)。
2. 根據權利要求1所述的複合輔照系統，其特徵在於所述複合輔照出束模塊(10)產 生的電子束或X射線形成的掃描扇面與束下線(11)運行方向垂直。
3. 根據權利要求1或2所述的複合輔照系統，其特徵在於所述束下線(11)位於複合 輔照出束模塊(10)下方部分設有高度調節裝置。
4. 根據權利要求1所述的複合輔照系統，其特徵在於所述的高能電子加速器系統採用s波段緊湊型立式駐波軸耦合電子直線加速器結構，高能電子加速器系統包電源供給 單元(1)、固態調製器單元(2)、真空和微波系統單元(3)、速調管單元(4)、加速管聚焦單 元(5)、電子束出束單元(6)、和熱管溫控系統單元(8)，前述的七個單元由總控制系統單元 (7)控制。
5. 根據權利要求4所述的複合輔照系統，其特徵在於所述的總控制系統單元(7)具 有設置工作溫度並控制系統達到設定工作溫度才能啟動的程序，熱管溫控系統單元(8)包 括調節並控制系統溫度在設定工作溫度範圍內的熱管冷卻裝置和恆溫控制系統。
6. 根據權利要求4或5所述的複合輔照系統，其特徵在於所述的固態調製器單元為 全固態結構。
7. 根據權利要求6所述的複合輔照系統，其特徵在於所述的X射線系統為電子束打 靶方式的X射線系統。
專利摘要本實用新型公開了一種工業用X射線與高能電子加速器複合輔照系統，本實用新型包括X射線系統和高能電子加速器系統，X射線系統的X線出束單元和高能電子加速器系統的電子束出束單元沿束下線方向縱向排列形成複合輔照出束模塊，複合輔照出束模塊位於束下線的上方，X射線系統和高能電子加速器系統有一個可控制兩個系統同時工作和切換兩個系統的總控制系統單元。本實用新型通過總控制系統單元控制X射線和高能電子加速器工作，兩個出束單元可以分時工作，也可以同時工作，實現X射線輔照與高能直線電子加速器輔照互補，使得輔照能量、輔照深度的調節範圍大，能滿足不同的輔照對象對輔照計量以及輔照深度的不同要求。
文檔編號H05H9/04GK201444407SQ200920026448
公開日2010年4月28日 申請日期2009年6月1日 優先權日2009年6月1日
發明者位同廈, 侯志強, 沈松, 王劍鋼, 田小建, 趙玉鑫, 郭志峰, 雒明源 申請人:山東藍孚電子加速器技術有限公