CN102426382B - 电子加速器输出束流参数的测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的电子加速器输出束流参数的测量装置，有电子吸收板[8]外还有多根且每根绝缘于其他零部件的电子吸收棒[7]，电子吸收棒有相同的矩形截面和电子吸收板平行、长度方向与加速器扫描输出窗[11]的宽度方向平行，电子吸收棒各以同一宽度的侧面与所在位置的电子射线方向垂直；各电子吸收板、电子吸收棒分别经导线连接到电流计量装置。与现有技术相比，本发明将电子束能量测量及扫描均匀度测量综合在一起，可以同时测定加速器输出束流的总量、能谱分布情况、扫描均匀性，简化了电子束输出参数测量所需设备与装置。克服了现有技术中电子束能量的测量和电子束扫描均匀度的测量需要有不同的装置的不足。

Description

电子加速器输出束流参数的测量装置

技术领域

本发明涉及的是一种电子加速器输出束流参数的测量装置，是对电子加速器输出电子束流强度，能谱分布与扫描均匀度进行综合测量的装置，尤其是其中参数量数据采集装置。

背景技术

本发明涉及的电子加速器是一种将电子加速到接近光速，然后经加速器扫描输出窗(俗称钛窗)向待辐照物照射的设备。钛窗的输出束流也即电子加速束流的强度、能谱分布情况与扫描均匀度直接影响着被辐照物的辐照效果，而加速器扫描输出窗外的电子束，其所包含的电子的射线除在钛窗轴线处是直线外，在不同的位置因扫描偏转的关系在平面上的入射角度不是一致的，电子加速器设备在运行过程中技术性能难免产生缓慢的漂移和变化，因此需要有一种在不停机情况下随时接入测量加速器输出束流参数的装置。目前用于工业辐照的电子直线加速器，对输出束流、束流能谱和扫描均匀度的测试是比较不方便的。其中测量束流能谱的现有技术主要是通过测量电子束在三位水箱、楔形或台阶形铝块或聚苯乙烯中电子的射程来推导的，不能直接获得辐照的电子束流的相关信息。后有中国发明专利申请“监测电子束能量的方法和装置以及辐照系统和方法”(公开号101435875)公开了“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。”即以将吸收板上累积的电荷所转换的电信号来反映电子束能量，但一是该装置检测参数单一，二是该装置是安装在钛窗边缘的，不能真实地反映电子加速器的辐照电子束流能量。另有中国发明专利ZL200610022181.3“电子束扫描均匀性测量系统”中是“数据采集装置包括金属格栅、测量板、数据采集器；金属格栅由框架和格栅齿组成；其连接关系是，数个格栅齿按一定间距设置在金属格栅的框架上：测量板为一平板，测量板上设置有对应金属格栅的螺孔，金属格栅通过穿过连接螺孔的螺钉与测量板连接，金属格栅与测量板之间设置有绝缘垫片；测量板的测量引出信号线与数据采集器连接。”但其中金属格栅是金属框与金属栅齿(棒)连接而成的，且它的作用是在测量板前吸收电子束以阻挡电子束不扫描到测量板，这使测量板上对电子束的接收因是否有金属格栅阻挡而形成波，系统则用该波信号分析电子束扫描的均匀性。

发明内容

针对上述不足，本发明就是要提供一种综合测量电子加速器输出束流、能谱与扫描均匀度的电子加速器束流输出参数的测量装置。

本发明提供的电子加速器输出束流参数的测量装置，有多层相互平行的电子吸收板、电子吸收棒，各电子吸收板与加速器扫描输出窗轴线垂直并绝缘于其他零部件；所说电子吸收板的长与宽大于加速器扫描输出窗的长与宽，电子吸收板总厚度大于完全截获加速器输出的电子束所需要的厚度；所说电子吸收棒有多根且每根绝缘于其他零部件，各电子吸收棒是有相同的矩形截面的柱形零件，电子吸收棒平行地排列在电子吸收板与加速器扫描输出窗之间并与电子吸收板平行的平面上，电子吸收棒各以同一宽度的侧面与所在位置的电子射线方向垂直，电子吸收棒的长度大于加速器扫描输出窗的宽度且电子吸收棒的长度方向与加速器扫描输出窗的宽度方向平行，电子吸收棒沿其所在位置的电子射线方向的厚度大于完全截获加速器输出的电子束所需要的厚度；各电子吸收板、电子吸收棒分别经导线连接到电流计量装置；所说电子吸收棒及电子吸收板绝缘地安装在上口无遮拦的壳体中。

本发明提供的电子加速器输出束流参数的测量装置，根据携带一定能量的电子在一定密度的物质中穿越路径的相对关系，采用可以布满整个加速器扫描输出窗的多层互相绝缘的电子吸收板，且电子吸收板的总厚度足够截获加速器输出的电子束流。测量时将电子吸收板随壳体置于加速器扫描输出窗之前，通过测量各层电子吸收板上对地电流，计算出各层电子吸收板上截获的对应能量段的电子数，根据各块板的电流分布情况可以判断加速器输出束流的能谱分布情况。又有相同矩形截面的多个电子吸收棒被设置于电子吸收板与钛窗之间的同一平面上，且各电子吸收棒以一侧面相对于电子束射线方向垂直，即各电子吸收棒截获电子束的能力相同，则根据各电子吸收棒的电流分布情况即可判断加速器输出束流的扫描均匀性。同时电子吸收棒在电子射线方向上的厚度足以完全截获加速器输出的射向电子吸收棒的电子束流，没有经过电子吸收棒减弱的电子到达电子吸收板，从而使电子吸收棒的设置对各层电子吸收板的影响相同，不会影响对加速器输出束流的能谱分布情况的判断。各层电子吸收板及各电子吸收棒所产生的电流之和就是加速器输出束流的总量。比较各电子吸收棒所产生的电流值即可反映电子加速器输出束流的扫描均匀度。与现有技术相比，本发明将电子束能量测量及扫描均匀度测量综合在一起，可以同时测定加速器输出束流的总量、能谱分布情况、扫描均匀性，简化了电子束输出参数测量所需设备与装置。克服了现有技术中电子束能量的测量和电子束扫描均匀度的测量需要有不同的装置，从而为了测量一次设备的输出参数需要的设备和装置以及测量过程比较复杂的不足。

所说电子吸收板各层之间的距离相等；电子吸收板为铝板，层数不少于8层。

所说电子吸收棒的排列间距相等；电子吸收棒为正方形截面的铝棒，数量不少于12根。

本发明提供的电子加速器输出束流参数的测量装置，所说壳体一侧安装有摇臂，摇臂经摇臂轴与驱动电机连接，摇臂的摇动范围两端分别是将壳体置于加速器扫描输出窗之前和壳体完全脱离加速器扫描输出窗之前区域。即本发明采用远动控制，需要测量时将该测量装置转动到扫描窗之前挡住全部输出束流，测量完后可以马上移开使加速器设备投入正常作业，方便快捷。

所说加速器扫描输出窗水平向下安装，所说驱动电机经定位板固定在加速器扫描输出窗体一侧壁上，驱动电机轴经减速机构连接摇臂轴，有L形摇臂一端固定在摇臂轴上，所说壳体侧壁固定在摇臂另一端，电机电源线上安装有控制装置，控制装置中有转动方向控制开关和限位开关，摇臂摇动两端的限位开关的触发点触发位置分别是电子吸收板在扫描输出窗前并相平行的位置和壳体完全脱出扫描输出窗前的位置。经转动方向控制开关控制电机倒顺转使电机驱动摇臂上下摇动，并当电子吸收板平行地位于加速器扫描输出窗之前或依摇臂轴向外转动180°时停止转动。

附图说明

图1为本发明一实施例的示意图，图2为图1中区域I的放大图，图3为图1的左视图，图4是图3中测量装置相对加速器扫描输出窗折起的状态图，图中：1-加速器扫描输出窗体，2-定位板，3-驱动电机，4-摇臂轴，5-摇臂，6-壳体，7-电子吸收棒，8-电子吸收板，9-绝缘套，10-螺栓。

具体实施方式

一台额定输出电子束能量为10MeV电子加速器输出束流参数的测量装置，是一电子加速器输出束流、能谱与扫描均匀度综合测量装置，包括测量数据采集器及其控制机构，其结构如图1、2、3、4所示。测量数据采集器有壳体6、电子吸收棒7和电子吸收板8。壳体的上口敞开，其长和宽大于被测电子加速器扫描输出窗的长和宽。壳体最上层经陶瓷绝缘垫按壳体的宽度方向安装一排12支电子吸收棒，电子吸收棒是边长为30mm的正方形截面的铝棒，铝棒中一个侧面垂直于该铝棒在测量时位置上的电子射向。各铝棒轴线在同一平面上，并均匀布置。铝棒所在平面下安装8层电子吸收板，电子吸收板为厚4mm的铝板。壳体底板上四角各安装一螺栓，每个螺栓10上先套一个陶瓷绝缘套9再装一片铝板，直到装齐全部铝板。各绝缘套规格一致并由大小直径的两个圆柱形套组成，铝板上孔与小径圆柱形套的外径间隙配合，用来隔离铝板和螺栓，大径的圆柱形套则用来隔离两层铝板。各电子吸收棒及电子吸收板各引一导线经电流表接地，电流表有数据输出线连接数据处理系统。此采集器可以人工送入钛窗下进行数据采集。但本发明为该采集器设计了自动送入和撤离钛窗下的控制机构。

本发明装置中所说加速器扫描输出窗(钛窗)是指电子束射出的口，该口所在部件则为窗体，窗前即为该口之前，当该口向下时则窗前即为窗下。所说数据采集器的控制机构，有安装在加速器扫描输出窗体1壁上的定位板2，窗体上设置有横向加强筋，定位板是经加强筋安装在定位板上的。定位板上安装驱动电机3，驱动电机输出轴连接一直角传动减速机，通常是蜗轮减速机，减速机配置有两端输出轴为摇臂轴4。摇臂轴两端上各固定一L形摇臂5的竖边端，L形摇臂5的横边端固定在壳体侧壁上。驱动电机电源线上安装有控制装置，其中包含一电机倒顺转切换开关，而该倒顺转切换开关的触发端连接测量装置数据处理系统。有光电开关安装在钛窗下，用以检测采集器是否到位和脱离电子束途径，用以指令驱动电机停止转动。摇臂向下摇则采集箱进入窗下，向上摇则脱离窗下。摇臂轴两端都套有一螺旋弹簧，两端弹簧的螺旋方向相反，各弹簧外端与摇臂固定、内端与齿轮箱固定。当摇臂轴带着摇臂向下摇时，弹簧螺旋被拧紧而储蓄扭力，向上摇时则放松释放扭力，以利用采集器位能节约驱动电机耗能。

本发明装置工作时，经远程控制电机运转，带动摇臂向下旋转180°，使束流接收框架位于钛窗正下方，完全挡住出射束流。通过测量各铝板、铝棒上的对地电流，可计算出总的束流、扫描均匀性及能谱分布情况。测量完毕后数据处理系统向电机控制装置发送指令，控制电机逆向运转，带动摇臂向上旋转180°回到起始位置，使装置整体位于钛窗下沿水平线以上。

本发明装置中的电子吸收板，当其各层板厚度不同、板间距不同时，则在判断加速器输出束流的能谱分布情况时还要将厚度及间距分布比例列入。电子吸收棒的安装，除保持在同一垂直于钛窗轴线的平面外，还需要根据测量时各电子吸收棒所在位置的电子射线方向，取其一侧面与该电子射线垂直的方向安装。矩形截面包括长方形和正方形，为方便安装选择正方形，但长方形的效果与正方形是一样的。另外，当各电子吸收棒的间距不同时，在判断加速器输出束流的扫描均匀性时加入其间距分布比例。

Claims (6)

1.一种电子加速器输出束流参数的测量装置，有多层相互平行的电子吸收板、电子吸收棒，各电子吸收板与加速器扫描输出窗轴线垂直并绝缘于其他零部件；其特征是所述电子吸收板各层之间的距离相等，层数不少于8层，电子吸收板的长与宽大于加速器扫描输出窗的长与宽，电子吸收板总厚度大于完全截获加速器输出的电子束所需要的厚度；所述电子吸收棒有多根且每根绝缘于其他零部件，各电子吸收棒是有相同的矩形截面的柱形零件，电子吸收棒平行地排列在电子吸收板与加速器扫描输出窗之间并与电子吸收板平行的平面上，电子吸收棒各以同一宽度的侧面与所在位置的电子射线方向垂直，电子吸收棒的长度大于加速器扫描输出窗的宽度且电子吸收棒的长度方向与加速器扫描输出窗的宽度方向平行，电子吸收棒沿其所在位置的电子射线方向的厚度大于完全截获加速器输出的电子束所需要的厚度；各电子吸收板、电子吸收棒分别经导线连接到电流计量装置；所述电子吸收棒及电子吸收板绝缘地安装在上口无遮拦的壳体中。

2.如权利要求1所述的电子加速器输出束流参数的测量装置，其特征是电子吸收板为铝板。

3.如权利要求1所述的电子加速器输出束流参数的测量装置，其特征是所述电子吸收棒的排列间距相等。

4.如权利要求1或3所述的电子加速器输出束流参数的测量装置，其特征是电子吸收棒为正方形截面的铝棒，数量不少于12根。

5.如权利要求1所述的电子加速器输出束流参数的测量装置，其特征是所述壳体一侧安装有摇臂，摇臂经摇臂轴与驱动电机连接，摇臂的摇动范围两端分别是将壳体置于加速器扫描输出窗之前和壳体完全脱离加速器扫描输出窗之前区域。

6.如权利要求5所述的电子加速器输出束流参数的测量装置，其特征是所述驱动电机经定位板固定在加速器扫描输出窗一侧壁上，驱动电机轴经减速机构连接摇臂轴，有L形摇臂一端固定在摇臂轴上，所述壳体侧壁固定在摇臂另一端，电机电源线上安装有控制装置，控制装置中有转动方向控制开关和限位开关，摇臂摇动两端的限位开关的触发点触发位置分别是电子吸收板在扫描输出窗前并相平行的位置和壳体完全脱出扫描输出窗前的位置。

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