CN101435875B - 监测电子束能量的方法和装置以及辐照系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测电子束能量的监测方法和装置，通过将多层电子吸收板置于电子束的边缘场中获取信号，并通过转换、分析获得电子束的能量信息。装置包括：第一层电子吸收板和第二层电子吸收板、信号获取与转换装置、分析装置及显示装置。所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间相互绝缘，可置于电子束边缘场中吸收电子束，通过电子束在吸收板中的沉积以获取信号，并通过转换、分析最终实时显示出来。该装置结构简单，成本小，应用于电子束辐照系统，可实时监视电子束能量及变化趋势，有利于改进辐照工艺及提高加工质量。

Description

监测电子束能量的方法和装置以及辐照系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于监测电子束能量的方法和装置，以及电子束辐照系统和方法。

背景技术

电子束辐照加工技术中，辐照工艺是决定加工质量的重要因素，而辐射场的分布是影响辐照工艺的关键因素。现有的使用电子加速器为辐射源的辐照装置，通常每隔一定的时间，如一年，就要对辐射场做一次检测定标，以确定加速器输出电子束的能量、束流功率、电子束的密度分布等情况。

现有的加速器辐照装置中电子束能量测量技术，主要是通过测量电子束在水或某些特定物质中的射程来推导。加速器产生的一定能量的电子束入射到物体中，随入射深度的增加，电子逐渐被物体吸收，束流强度不断减弱，直至最终全部被吸收，使入射电子全部被吸收时的入射深度称为该能量的电子束在该物质中的射程。电子束被物质吸收的过程可以用射程曲线来表示，如图1所示，横坐标轴为电子在物质中的入射深度，用D表示，纵坐标轴为电子束的强度，用I表示，原始电子束流强度归一化为1.0，随着入射深度的增加，束流强度不断降低。电子束在入射到一定的深度之后，由于大部分电子的能量已降得很低，出现电子被集中吸收的现象，射程曲线出现一个迅速下降的阶段，将射程曲线中迅速下降的阶段直线下延后与横轴的交点R定义为射程。现有技术是通过三维水箱、楔形或台阶形铝块或聚四氟乙烯等测量电子束在其中的射程曲线，通过电子的射程来推导电子束能量。测量设备和测量过程都比较复杂，可用于间或对能量的标定，但不适用于实时监测。

加速器输出的电子束能量随着环境条件或其本身工作状态的不同会产生一定的波动，电子束能量的波动必然影响辐照加工的质量，而电子加速器辐照系统中还没有对电子束能量实时监测的设备。在辐照电子加速器系统中如果有一种设备能在线监测电子束能量，指示电子束能量的大小和变化范围，则可以在加速器能量发生变化时进行及时纠偏，或者对辐照工艺进行调整，提高辐照加工的质量。

发明内容

本发明的目的是提供监测用于电子束能量的方法和装置，以及电子束辐照系统和方法，其中用于监测电子束能量的装置可以进行实时在线监测，由此，可以对电子束加速器辐射的电子束能量进行实时监测，能指示电子束能量的大小和变化情况，从而可以在加速器能量发生变化时进行及时纠偏，或者对辐照工艺进行调整，提高辐照加工的质量。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种用于检测电子束能量的方法，该方法包括：设置第一层电子吸收板和第二层电子吸收板，使所述第一层电子吸收板受到电子束的辐照，并且使第二层电子吸收板接受没有被所述第一层电子吸收板吸收的、从所述第一层电子吸收板射出的电子束的辐照，以便通过吸收电子束而在所述第一层电子吸收板和第二层电子中累积电荷，其中所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间相互绝缘；以及将第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积的电荷转换成电信号。

所述用于检测电子束能量的方法可以包括接收所述电信号，以便显示检测结果。

所述的用于检测电子束能量的方法还可以包括：将第一层电子吸收板中累积的电荷转换成第一电压信号；将第二层电子吸收板中累积的电荷转换成第二电压信号；以及将第一电压信号和第二电压信号的比值或者差值作为电信号输出；指示装置依据电信号与能量信号的对应关系进行相应显示。

所述的用于检测电子束能量的方法还可以包括：将第一层电子吸收板中累积的电荷转换成第一频率信号；将第二层电子吸收板中累积的电荷转换成第二频率信号；以及将第一频率信号和第二频率信号的比值或者差值作为电信号输出；指示装置依据电信号与能量信号的对应关系进行相应显示。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种用于监测电子束能量的装置，该用于监测电子束能量的装置包括：第一层电子吸收板和第二层电子吸收板，所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间相互绝缘，并且所述第一层电子吸收板用于接受电子束的辐照而第二层电子吸收板用于接受没有被所述第一层电子吸收板吸收的、从所述第一层电子吸收板射出的电子束的辐照，以便通过吸收电子束在所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积电荷；以及转换装置，用于将第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积的电荷转换成电信号。

根据本发明的用于电子束能量的监测装置还可以包括指示装置，该指示装置接收所述转换装置输出的电信号，以便显示所述监测装置的检测结果。

第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间留有预定间隔，并且第一层电子吸收板和第二层电子吸收板受电子束辐照的区域通过空气进行绝缘隔离。作为选择，第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间设有绝缘胶带层或绝缘膜；或者第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间形成真空空间。

第一层电子吸收板和第二层电子吸收板的、沿电子束传播方向的厚度可以设计为第一层电子吸收板和第二层电子吸收板各吸收预定比例的电子束。

第一层电子吸收板和第二层电子吸收板的、沿电子束传播方向的厚度优选设计为第一层电子吸收板和第二层电子吸收板各吸收50％的电子束。

所述转换装置可以包括：第一电流—电压转换装置，所述第一电流—电压转换装置与第一层电子吸收板连接的，以输出第一电压信号；以及第二电流—电压转换装置，所述第二电流—电压转换装置与第二层电子吸收板连接，以输出第二电压信号，其中所述转换装置将第一电压信号和第二电压信号的比值或者差值作为电信号输出。

所述转换装置可以包括：第一负载，该第一负载的一端与第一层电子吸收板连接而该第一负载的另一端接地，由此在第一负载的所述一端处形成第一电压信号；第二负载，该第二负载的一端与第二层电子吸收板连接而该第二负载的另一端接地，由此在第二负载的所述一端处形成第二电压信号；其中所述转换装置可以将第一电压信号和第二电压信号的比值或者差值作为电信号输出。

所述第一负载可以是第一电阻器或并联的第一电阻器和第一电容器；以及所述第二负载可以是第二电阻器或并联的第二电阻器和第二电容器。

优选方式是，所述第一电阻器的阻值与所述第二电阻器的阻值相同，以及所述第一电容器的电容值与所述第二电容器的电容值相同。

所述指示装置可以是电压表。

所述用于电子束能量的监测装置还可以包括：用于对所述电信号进行处理的处理装置，处理装置可以将处理后的电信号发送给所述指示装置。

所述指示装置可以是数码管或者显示器。

优选方式是，所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板设置为一个在另一个之上，或者所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板在沿垂直于第一层电子吸收板和第二层电子吸收板的表面的方向或沿电子束辐照的方向投影的投影图中至少部分重叠或至少在电子束辐照的区域重叠。

所述转换装置可以包括：第一电流—频率转换装置，所述第一电流—频率转换装置与第一层电子吸收板连接，以输出第一频率信号；以及第二电流—频率转换装置，所述第二电流—频率转换装置与第二层电子吸收板连接，以输出第二频率信号。

根据本发明的又一方面，本发明提供了一种电子束辐照系统，该系统包括：用于辐射电子束的电子加速器；根据本发明的用于监测电子束能量的装置，该监测装置设置为第一层电子吸收板和第二层电子吸收板能够受到电子加速器所产生的电子束的辐射，以便实时监测电子束的能量。

所述的电子束辐照系统还可以包括：控制器，该控制器根据监测装置的检测结果实时调整电子束加速器所辐射的电子束的能量。

根据本发明的再一方面，本发明提供了一种电子束辐照方法，该方法包括：辐射电子束；以及利用根据本发明的用于监测电子束能量的装置实时监测电子束能量。

所述的电子束辐照方法还可以包括：根据监测的结果，实时调整电子束能量。

本发明与现有的电子加速器辐照装置相比，增加的能量在线监测装置，结构简单，生产制造成本低，带来的电子束能量在线监测功能实用性强，对改善辐照加工工艺，提供加工质量非常有利。

附图说明

图1为电子束在物质中的射程曲线。

图2为受辐照物体所吸收电子数量与厚度的关系图。

图3为具有能量在线监测装置的电子加速器辐照系统的简图。

图4为一种典型的能量在线监测装置的简图。

图5为一种简洁的能量在线监测装置的简图。

图6为一种理想的电子吸收板的厚度与射程曲线的关系图。

图7为电子束能量变化时射程曲线的变化图。

图8为对应于图7的电子束能量变化时能量指示表头的变化。

图9为本发明的另一种能量在线监测装置的简图。

具体实施方式

下面参照附图，描述本发明的实施例。

本发明采用了如下原理：

加速器产生一定能量的电子束入射到物体中，随入射深度的增加，电子逐渐被物体吸收，束流强度不断减弱，直至最终全部被吸收，使入射电子全部被吸收时的入射深度称为该能量的电子束在该物质中的射程。电子束被物质吸收的过程可以用射程曲线来表示，如图1所示，横坐标轴为电子在物质中的入射深度，用d表示，纵坐标轴为电子束的强度，用i表示，随着入射深度的增加，束流强度不断降低，即电子束流强度i是电子入射深度d的函数，它们之间的关系可以表示为：i＝f(d)。

对不同的射程曲线，初始的入射电子束流强度大小可能不同，为了方便比较，通常对电子束流强度归一化，即定义初始入射位置的原始电子束流强度为1.0。电子束在入射到一定的深度之后，由于大部分电子的能量已降得很低，出现电子被集中吸收的现象，射程曲线出现一个迅速下降的阶段，因为测量本底和噪声的关系射程曲线后部通常有一个平缓的尾巴，将射程曲线中迅速下降的阶段直线下延后与横轴的交点R定义为射程。对同一受辐照物体，入射电子束的能量不同，射程曲线的形状不同；对同一能量的入射电子束，受辐照物体的材质不同，射程曲线的形状也不同，可以用不同的下标对射程曲线进行区分，如f_e1(x)，f_e2(x)，f_e3(x)等。不同能量的电子束在不同物质中的射程曲线都可以通过实验测量i和d，准确地标定出来。在射程曲线上也可以通过i的大小来反查d的数值，即d＝f^-1(i)。在电子加速器辐照系统中，考虑深度方向上的辐照均匀性，单面辐照时受辐照物品的厚度一般控制在射程的70％左右，即射程曲线上相对电子束强度0.7处所对应的入射深度Di为单面辐照的最大厚度，也就是Di＝f^-1(0.7)。

物体受到电子束辐照后，会吸收电子，因为电子带负电，受辐照物体上就会形成负电荷累积，对应相同的受辐照面积，物体的厚度越大，所吸收的电子就越多，直到物体的厚度大于电子在其中的射程，物体将入射的电子全部吸收。物体厚度与吸收电子份额的关系也可以从射程曲线上得到体现，如图2所示，厚度为Dx的物体，Dx在射程曲线上对应束流强度X，即X＝f(Dx)，表示有X的电子束可以透过该物体，该物体吸收的电子份额为1.0-X。

利用上述入射电子束被受辐照物体吸收的原理，及电子束能量、受辐照物体厚度、吸收电子束的份额三者之间的关系，发明了一种用于电子加速器辐照系统的能量在线监测装置。

如图3所示，根据本发明的电子束辐照系统主要由电子加速器1，用于在线监测能量的监测装置3，受辐照物品4，用于传送物品4的传送装置5等组成。电子加速器产生电子束2，电子束入射到受辐照物品4上，产生物理效应、化学效应和生物效应，以达到预期的目标。传送装置承载受辐照物品通过电子束辐照区域。监测装置3安装在电子束的边缘区域，获取电子束的能量信息，并显示出来。此外，该电子束辐照系统还可以包括：控制器，该控制器根据监测装置的检测结果实时调整电子束加速器所产生的电子束的能量。

如图4和图5中所示，根据本发明的用于电子束能量的监测装置3包括：第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302，所述第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302之间相互绝缘，并且所述第一层电子吸收板301用于接受电子束2的辐照而第二层电子吸收板302用于接受没有被所述第一层电子吸收板301吸收的、从所述第一层电子吸收板301射出的电子束的辐照，以便通过吸收电子束2在所述第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302中累积电荷；以及转换装置，用于将第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302中累积的电荷转换成电信号。

所述第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302可以设置为一个在另一个之上。作为选择，所述第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302在俯视图中(沿垂直于第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302的表面的方向或沿电子束辐照的方向投影的投影图中)至少部分重叠或至少在电子束辐照的区域重叠。

根据本发明的用于电子束能量的监测装置3还可以包括指示装置310，该指示装置310接收所述处理装置309输出的电信号，以便显示所述监测装置3的检测结果。

应当注意，监测装置3可以作为检测装置使用，或者与控制器6配合使用，以便调整电子加速器1所产生的电子束的能量。

如图4-5中所示，转换装置还可以包括：第一负载307，该第一负载307的一端与第一层电子吸收板301连接而该第一负载307的另一端接地，由此在第一负载307的所述一端处形成第一电压信号；第二负载308，该第二负载308的一端与第二层电子吸收板302连接而该第二负载308的另一端接地，由此在第二负载308的所述一端处形成第二电压信号；其中所述转换装置将第一电压信号和第二电压信号的比值或差值作为电信号输出。

如图4-5中所示，根据本发明的用于电子束能量的监测装置3还包括：用于将第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302间隔开的绝缘垫303，用于支撑第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302的支撑结构304，用于固定第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302的绝缘固定装置305，导线306，分析电路309，能量指示装置310。两层电子吸收板安装部位通过绝缘垫进行隔离，受电子辐照区域通过空气进行绝缘隔离，空气厚度通常在0.5～5mm。两个电子吸收板通过绝缘垫和绝缘固定装置安装在支撑结构上，支撑结构使电子吸收板部分处于辐照电子束的边缘场中，能接收到少量辐照电子束，同时不影响辐照系统中电子束的使用。

上述实例中，两层电子吸收板受电子辐照区域通过空气进行绝缘隔离。作为选择，可以采用具有绝缘作用且吸收电子很少的物质，代替空气。例如，两层电子吸收板可以采用单层绝缘胶带或绝缘膜，采用在两层电子吸收板之间形成真空空间，或形成包含其它诸如氮气等的气体的空间进行绝缘隔离。

第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302的、沿电子束传播方向的厚度设计为第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302各吸收预定比例的电子束。优选方式是，第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302的、沿电子束传播方向的厚度设计为第一层电子吸收板和第二层电子吸收板各吸收50％的电子束。

具体而言，第一层电子吸收板301受电子束辐照后吸收了部分电子，形成了负电荷累积，电荷累积速率(即累积电流)为：i₁＝1-f(D1)，第一层电子吸收板301通过导线306连接到第一负载307，负载307的另一端接地，负载307可以是纯电阻(图5)，也可以是电阻电容并联的阻容电路(图4)等，其阻抗为r₁，第一层电子吸收板301吸收的电子流经负载时，在负载的非地端产生一个负电压v₁，v₁＝i₁×r₁。第二层电子吸收板302吸收了透过第一层吸收板之后的电子束，电荷累积效率为：i₂＝f(D1)-f(D1+D2)，如果第一层板和第二层板的总厚度大于电子束的射程，即D1+D2＞R，则f(D1+D2)＝0，那么i₂＝f(D1)，两层吸收板上累积的电荷总量就等于入射电子的总量，即i₁+i₂＝1。同样第二层电子吸收板接负载r₂，使电子在第二个负载上产生一个负电压v₂，v₂＝i₂×r₂。当电子束能量变化时，第一层电子吸收板和第二层电子吸收板吸收的电子数目就会发生变化，即v₁与v₂就会发生变化，通过对v₁与v₂进行分析处理，并通过显示设备显示出来，就可以实时监测电子束能量的大小及波动情况。

对v₁与v₂一种典型的分析处理方法是通过作为分析电路309的除法电路309分析v₁与v₂的比值关系，来确定能量的大小及变化情况，即v＝v₂/v₁，再通过实验测定的能量E与v之间的对应关系E＝F(v)，实时得出能量E的大小。

具体而言，如图4、图6、图7所示，对能量为E2的电子束，第一层电子吸收板与第二层电子吸收板材料相同，厚度分别为D1，D2，所接负载阻抗分别为r₁，r₂，射程曲线函数为f_E2(x)，则电压：

v₁＝i₁×r₁＝[1-f_E2(D1)]×r₁

v₂＝i₂×r₂＝[f_E2(D1)-f_E2(D1+D2)]×r₂

v＝v₂/v₁

若D1+D2＞R，即两层电子吸收板可以全部吸收入射的电子，则f(D1+D2)＝0，那么i₂＝f(D1)，则：

v₁＝[1-f_E2(D1)]×r₁

v₂＝f_E2(D1)×r₂

v＝v₂/v₁

E2＝F(v)

当电子束能量变低，为E1时，射程曲线变为f_E1(x)，电压分别变为v₁′，v₂′，v′，

v₁′＝[1-f_E1(D1)]×r₁

v₂′＝f_E1(D1)×r₂

v′＝v₂′/v₁′

E1＝F(v′)

各个物理量的变化关系为：

f_E1(D1)＜f_E2(D1)

v₁′＞v₁

v₂′＜v₂

v′＜v

E1＜E2

当电子束能量变高，为E3时，射程曲线变为f_E3(x)，电压分别变为v₁″，v₂″，v″，

v₁″＝[1-f_E3(D1)]×r₁

v₂″＝f_E3(D1)×r₂

v″＝v₂″/v₁″

E3＝F(v″)

各个物理量的变化关系为：

f_E3(D1)＞f_E2(D1)

v₁″＜v₁

v₂″＞v₂

v″＞v

E3＞E2

除法分析电路309包括一个除法器，还可以包括滤波电路、整形电路、放大电路等辅助功能，使分析电路更完善，精度更高。

另一种简单的分析处理方法，是差分析，即v＝v₁-v₂，通过v的大小变化来指示能量的大小和变化，如图5所示。

另一种分析处理方法，也可以将电压v₁与v₂进行压频转换，或者直接将电流信号i₁，i₂转换成频率信号，然后由PLC或计算机采集，使用程序进行分析处理(图9)。

能量指示装置，可以是按照E＝F(v)的关系进行能量刻度之后的电压表，也可以是数码管、液晶显示器、计算机显示器等。

电子吸收板的材料可以是各种耐辐照的导电材料，例如，对电子束能量比较低的系统，石墨、铝等轻质材料比较理想，对如电子束能量比较高的系统，铜、金等重金属材料比较理想。

电子吸收板的厚度只要满足吸收的电子数目可以在负载上形成明显的电压信号即可，可以比较薄，也可以比较厚，且两块电子吸收板的厚度比例也可以多样。其形状可以是板状、也可以是长条状等其它形状。

此外，也可以使用多块电子吸收板，多个信号综合分析之后得出电子束能量(图9)。

一种比较典型的能量在线监测装置，如图4。两电子吸收板的材料一样，厚度设计为可以恰好各吸收50％的电子束，如图6所示，针对某一能量的电子束在板材中的射程曲线，第一层电子吸收板的厚度为D1，吸收0.5的电子束，第二层电子吸收板的厚度为D2，吸收剩余0.5的电子束，这样两块板上累积的电荷量一样多，即i₁＝i₂。两个负载完全相同，如阻值完全一样的电阻与容值完全一样的电容并联，这样电子流经负载之后形成的负电压v₁＝v₂。理想的分析电路309为除法电路，输出v＝v₂/v₁＝1。能量指示装置310为电压表头，按E＝F(v)进行刻度，标称能量(或中心能量，v＝1)在中间，可正负两个方向偏转指示。当加速器能量变化时，射程曲线的变化如图7所示，能量指示表头310的相应变化如图8所示。加速器输出能量为标称能量E2时，两个吸收板吸收的电子束各占50％，在相同负载上形成相同电压，v＝1，能量指示表头如图8(b)指示中间，对应能量E2；加速器输出能量变低，为E1时，从射程曲线上可以看出，两个吸收板吸收电子束的分界线下移，第一层板吸收的比例增大，也即电子束能量变低时更容易被第一层电子吸收板阻挡吸收掉，第一层电子吸收板吸收的电子束比第二层多，在相同的阻容性负载上，第一个负载形成的负电压v₁数值大，而第二个负载上形成的负电压v₂数值小，v＜1，能量指示表头指针向左偏，如图8(a)，指示能量E1；加速器输出能量变高，为E3时，从射程曲线上可以看出，两个吸收板吸收电子束的分界线上移，第一层电子吸收板吸收的比例减小，也即电子束能量变低时更容易穿越第一层板，更多的被第二层板吸收，第一层电子吸收板吸收的电子束比第二层少，在相同的阻容性负载上，第一个负载形成的负电压v₁数值小，而第二个负载上形成的负电压v₂数值大，v＞1，能量指示表头指针向右偏，如图8(c)，指示能量E3。

一种比较简洁的能量在线监测装置，两电子吸收板的厚度设计为可以恰好各吸收50％的电子束，如图6所示，针对某一能量的电子束在板材中的射程曲线，第一层电子吸收板的厚度为D1，吸收0.5的电子束，第二层电子吸收板的厚度为D2，吸收剩余0.5的电子束，这样两块板上累积的电荷量一样多，即i₁＝i₂。两个负载为阻值完全一样的电阻，这样电子流经负载之后形成的负电压v₁＝v₂。简单的能量指示装置是零点在中间，可正负两个方向偏转指示的直流表，“+”接线端子接第一个负载，“-”接线端子接第二个负载，表头中心指示对应加速器的标称能量，按E＝F(v)进行刻度。当加速器能量变化时，射程曲线的变化如图7所示，能量指示表头的相应变化如图8所示。加速器输出能量为标称能量E2时，两个吸收板吸收的电子束各占50％，在相同负载上形成相同电压，v₁与v₂之差为0，即v＝v₁-v₂＝0，能量指示表头如图8(b)指示中间，对应能量E2；加速器输出能量变低，为E1时，从射程曲线上可以看出，两个吸收板吸收电子束的分界线下移，第一层板吸收的比例增大，也即电子束能量变低时更容易被第一层电子吸收板阻挡吸收掉，第一层电子吸收板吸收的电子束比第二层多，在相同的电阻负载上，第一个负载形成较低的负电压v₁，而第二个负载上形成的负电压v₂较高，即v＝v₁-v₂＜0，能量指示表头指针向左偏，如图8(a)，指示能量E1；加速器输出能量变高，为E3时，从射程曲线上可以看出，两个吸收板吸收电子束的分界线上移，第一层电子吸收板吸收的比例减小，也即电子束能量变低时更容易穿越第一层板，更多的被第二层板吸收，第一层电子吸收板吸收的电子束比第二层少，在相同的电阻负载上，第一个负载形成较高的负电压v₁，而第二个负载上形成的负电压v₂较低，即v＝v₁-v₂＞0，能量指示表头指针向右偏，如图8(c)，指示能量E3。

上述实例中，转换装置采用了第一负载307和第二负载308。第一负载307和第二负载308可以一致，也可以不同。

作为选择，转换装置可以不采用第一负载307和第二负载308，而是分别采用集成电路、电流—电压转换装置或电流—电压转换芯片，例如芯片MAX472、RCV420等。作为选择，转换装置还可以采用电流—频率转换装置或电流—频率转换芯片HP-WP20等。在这种情况下，转换装置的电连接方式可以根据转换装置的类型进行适当改变，相应的信号的处理和显示方式等也需要相应改变，例如可以采用下面所述的图9中的方式。由于这些改变可以根据说明书公开的内容而实现，因此这里不再详细描述。

另一种能量在线监测装置如图9所示，具有三层电子吸收板，三个电流频率转换电路，PLC及显示器。三层电子吸收板各吸收部分电子产生三个电流信号，电流频率转换电路将三个电流信号转换为三个频率信号，输入到PLC，PLC对三个频率信号进行分析处理，得出电子束流的能量信息，并通过显示器实时显示出来。获得能量信息的基本原理与前述装置基本相同，这里不再详述。需要说明的是，该监测装置也可以采用上述实施例中的转换装置，同时本发明的监测装置可以采用多层电子吸收板，例如4、6层或更多层。

此外，说明书中的各种实施例中的各个部分可以进行适当组合而形成新的实施方式。

根据本发明的实施例，本发明还提供一种检测电子束能量的方法，该方法包括：设置第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302，使所述第一层电子吸收板301受到电子束的辐照，并且使第二层电子吸收板302接受没有被所述第一层电子吸收板吸收的、从所述第一层电子吸收板射出的电子束的辐照，以便通过吸收电子束而在所述第一层电子吸收板和第二层电子中累积电荷，其中所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间相互绝缘；以及将第一层电子吸收板301和第二层电子吸收板302中累积的电荷转换成电信号。

本发明的用于检测电子束能量的方法还可以包括：接收所述电信号，以便显示检测结果。

根据本发明的方法还包括：将第一层电子吸收板301中累积的电荷转换成第一电压信号；将第二层电子吸收板302中累积的电荷转换成第二电压信号；以及将第一电压信号和第二电压信号的比值或差值作为电信号输出。

根据本发明的用于检测电子束能量的方法还可以包括：对输出的第一电压信号和第二电压信号的比值或差值进行处理，然后再进行显示。

在本发明的一个实施例中，本发明提供了一种电子束辐照方法，包括：辐射电子束；以及利用用于监测电子束能量的装置3实时监测电子束能量。

此外，该电子束辐照方法还可以包括：根据监测的结果，实时调整电子束能量。

本发明提供一种用于监测电子束能量的装置和方法，以及电子束辐照系统和方法，由此，可以对加速器输出的电子束能量进行实时监测，能指示电子束能量的大小和变化情况，从而可以在加速器能量发生变化时进行及时纠偏，或者对辐照工艺进行调整，提高辐照加工的质量。

本发明与现有的电子加速器辐照装置相比，增加的能量在线监测装置，结构简单，生产制造成本低，带来的电子束能量在线监测功能实用性强，对改善辐照加工工艺，提供加工质量非常有利。

Claims (21)

1.一种用于检测电子束能量的方法，包括：

设置第一层电子吸收板和第二层电子吸收板，使所述第一层电子吸收板受到电子束的辐照，并且使第二层电子吸收板接受到没有被所述第一层电子吸收板吸收的、从所述第一层电子吸收板射出的电子束的辐照，以便通过吸收电子束而在所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积电荷，其中所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间相互绝缘；以及

将第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积的电荷转换成与电子束能量对应的电信号。

2.按照权利要求1所述的用于检测电子束能量的方法，还包括：

接收所述电信号，并显示电子束能量的检测结果。

3.按照权利要求1所述的用于检测电子束能量的方法，还包括：

将所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积的电荷转换成电流信号、电压信号、频率信号、数字信号中的一种或者多种。

4.按照权利要求3所述的用于检测电子束能量的方法，还包括：

对所述信号进行处理。

5.一种用于监测电子束能量的装置，包括：

第一层电子吸收板和第二层电子吸收板，所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间相互绝缘，并且所述第一层电子吸收板用于接受电子束的辐照而第二层电子吸收板用于接受没有被所述第一层电子吸收板吸收的、从所述第一层电子吸收板射出的电子束的辐照，以便通过吸收电子束在所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积电荷；以及

转换装置，用于将第一层电子吸收板和第二层电子吸收板中累积的电荷转换成电信号。

6.按照权利要求5所述的用于监测电子束能量的装置，还包括：

用于对所述电信号进行处理的处理装置。

7.按照权利要求6所述的用于监测电子束能量的装置，还包括：

指示装置，该指示装置接收所述处理装置输出的电信号，以便显示用于监测电子束能量的装置的检测结果。

8.按照权利要求5所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

第一层电子吸收板和第二层电子吸收板之间通过设置不影响电子束被吸收板吸收的间隙、真空或绝缘层进行绝缘。

9.按照权利要求5所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

第一层电子吸收板和第二层电子吸收板的、沿电子束传播方向的厚度设计为第一层电子吸收板和第二层电子吸收板相对于受监测系统的中心能量各吸收50％的电子束。

10.按照权利要求5所述的用于监测电子束能量的装置，还包括：与转换装置相连的信号分析装置。

11.按照权利要求10所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

所述转换装置包括：

第一负载，该第一负载的一端与第一层电子吸收板连接而该第一负载的另一端接地，由此在第一负载的所述一端处形成第一电压信号；

第二负载，该第二负载的一端与第二层电子吸收板连接而该第二负载的另一端接地，由此在第二负载的所述一端处形成第二电压信号；

其中所述第一负载及第二负载是电流/电压转换芯片、电阻器或者是电阻器与电容器并联电路。

12.按照权利要求10所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

所述转换装置包括：

第一负载，该第一负载的输入端与第一层电子吸收板连接，输出端输出第一频率信号；

第二负载，该第二负载的输入端与第二层电子吸收板连接，输出端输出第二频率信号；

其中所述第一负载及第二负载是电流/频率转换芯片或者所述第一负载及第二负载是电流/电压转换电路与电压/频率转换电路的组合。

13.按照权利要求11或12所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

所述第一负载与第二负载是相同的。

14.按照权利要求10所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

所述信号分析装置包括：

除法分析电路、差分析电路、PLC或者计算机装置的一种或者几种。

15.按照权利要求7所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

所述指示装置是电压表、数码管、显示器中的一种或多种。

16.按照权利要求5所述的用于监测电子束能量的装置，其中：

所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板设置为一个在另一个之上，或者所述第一层电子吸收板和第二层电子吸收板在沿垂直于第一层电子吸收板和第二层电子吸收板的表面的方向或沿电子束辐照的方向投影的投影图中至少部分重叠或至少在电子束辐照的区域重叠。

17.按照权利要求5所述的用于监测电子束能量的装置，还包括：

至少一个第三层电子吸收板，所述至少一个第三层电子吸收板用于接受没有被前一层电子吸收板吸收的、从前一层电子吸收板射出的电子束的辐照，以便通过吸收电子束在所述至少一个第三层电子吸收板中累积电荷，

其中所述转换装置还进一步将所述至少一个第三层电子吸收板的电荷转换成电信号。

18.一种电子束辐照方法，包括：

辐射电子束；以及

利用权利要求5-17中的任意一项所述的用于监测电子束能量的装置实时监测电子束能量。

19.根据权利要求18所述的电子束辐照方法，还包括：

根据监测的结果，实时调整电子束能量。

20.一种电子束辐照系统，包括：

用于辐射电子束的电子加速器；

根据权利要求5-17中的任意一项所述的用于监测电子束能量的装置，该装置设置为第一层电子吸收板和第二层电子吸收板能够受到电子加速器所产生的电子束的辐射，以便实时监测电子束的能量。

21.根据权利要求20中所述的电子束辐照系统，还包括：

控制器，该控制器根据用于监测电子束能量的装置的检测结果实时调整电子加速器所产生的电子束的能量。

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