CN103237407A - 一种高压变压器型电子加速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于辐照加工的加速器技术领域的一种高压变压器型电子加速器。包括钢筒组合件，第一红外信号传输装置安装在钢筒组合件顶部，初级线圈组件设置在钢筒组合件内，磁锥体组件安装在初级线圈组件上部，初级线圈组件下部设置有磁圆盘组件，次级线圈组件同心设置在初级线圈组件内，高压电极组件安装在次级线圈组件上部，高压电极组件内设置有电子枪电源和第二红外信号传输装置；次级线圈组件下部通过支座安装在磁圆盘组件上，加速管组件同心设置在次级线圈组件内，电子枪组件安装在加速管组件上部，加速管组件下部通过加速管底座与束流引出装置相连。其结构紧凑、束流功率大、电能转换效率高、工作稳定可靠、运行费用低、生产效率高等优点。

Description

一种高压变压器型电子加速器

技术领域

本发明涉及用于辐照加工的加速器技术领域，尤其是涉及一种高压变压器型电子加速器。

背景技术·

辐射加工作为民用非动力核技术的应用，已经被大多数国家所重视，并在一些发达国家产生了可观的经济效益和社会效益，它广泛应用于聚合物交联改性、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、烟气辐照脱硫脱硝等加工过程。国外用于辐照加工的主要手段是高能电子束，因为EB装置与Co-60装置相比，具有功率大、辐射场稳定、可调节、处理量大、易维护、安全性好等诸多优点，因此各种类型的工业用加速器已经成为辐射化工的主要装备。然而我国辐射加工技术发展相对较晚，与欧美、日本等国相比存在着明显的差距，主要表现在大功率工业辐照加速器的国产化份额小，辐射产品品种少、规模小、技术含量不高等。

在已有的用于辐照加工的电子加速器技术中，以高频高压型地那米加速器为主，该类型加速器采用电容耦合方式通过高频并激倍加电路产生直流高压，在中、高能量段占有一定优势，然而由于其结构和高频供电设备的原因，最大束流和功率受到限制，且其电能转换效率较低，小于60%，外形尺寸较大。为了弥补这些缺点现有技术采用空心变压器耦合方式设计了高压变压器型电子加速器，该类型电子加速器通过初级线圈在次级线圈上升压耦合的交流电倍压整流后级联形成直流高压，在中、低能段占有一定优势，由于采用了变压器耦合方式，理论上束流功率可以不受限制，电能转换效率较高，通常大于75%，使用中频电源供电可超过90%。同能量功率下外形尺寸较地那米加速器有大幅度的减小。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中电子加速器束流功率小、转换效率低、安装空间大的缺点，提供了一种高压变压器型电子加速器，其通过空心变压器耦合方式，可以有效解决现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案，所述的一种高压变压器型电子加速器，其特点是包括钢筒组合件，第一红外信号传输装置安装在钢筒组合件顶部，用来控制和监测电子枪电源，以达到控制电子枪束流大小的目的；初级线圈组件设置在钢筒组合件内，磁锥体组件安装在初级线圈组件上部，初级线圈组件下部设置有磁圆盘组件，次级线圈组件同心设置在初级线圈组件内，高压电极组件安装在次级线圈组件上部，高压电极组件内设置有电子枪电源和与第一红外信号传输装置对应的第二红外信号传输装置；次级线圈组件下部通过支座安装在磁圆盘组件上，加速管组件同心设置在次级线圈组件内，电子枪组件安装在加速管组件上部，加速管组件下部通过加速管底座与束流引出装置相连。

所述的一种高压变压器型电子加速器，还包括有设置在钢筒组合件外部的电容组件、初级绕组引出电缆、初级绕组水冷却接管、控制接线箱和SF6气体管道。

所述的电子枪电源采用电子枪电源供电线圈供电。

所述的束流引出装置由加速管底座，三通，闸板阀，扫描引出窗组成，加速管底座上端与加速管组件相连，聚焦线圈套在加速管底座上，加速管底座下端连接三通，三通的下端设置有闸板阀，闸板阀下端安装有扫描引出窗，扫描引出窗上设置有高频扫描磁铁和低频扫描磁铁，扫描引出窗下端安装有用来隔开大气的钛膜，保持束流传输路径上的真空度。束流引出装置采用高低频相互垂直扫描方式，高低频扫描铁上分别集成了高低频校正线圈，高低频扫描磁铁应用了矩形波电压在感性负载上产生线性三角波电流的原理设计，形成了线性变化的高低频扫描磁场，使得扫描均匀度达到了6.5%，高低频校正应用束流扫描跟踪方式对电子束进行自校正，提高了束流引出效率，使得真空室真空度提高，保证了加速器长时间运行的稳定性。所述的闸板阀上设置有光阑和绝缘环。

所述的钢筒组合件包括钢筒体，钢筒体下部设置有底座，钢筒体上部设置有封头，顶盖法兰安装在封头顶端，钢筒体的一侧还设置有侧法兰。所述的钢筒体下部的底座上固定安装有垫板。所述的封头与钢筒体之间设置有密封圈和导向柱，封头和钢筒体通过螺栓固定连接。所述的底座与钢筒体之间安装有密封圈。钢筒体内充有0.8MPa的SF6绝缘气体来保证高电压绝缘。所述的侧法兰开口上设置中间开口和侧部开口，中间开口为两个、用于水嘴连接件穿过，水嘴连接件用于冷却水出入，同时也是初级线圈组件供电的电气接点，水嘴连接件与法兰为侧面密封方式；侧部开口为左右两开口，分别为SF6气体出入口和测量信号电气连接口，用正面密封方式。

所述的初级线圈组件包括环氧框架，环氧框架内设置有绝缘隔板，若干根并行的空心铜管绕制在环氧框架外部，环氧框架内侧设置有分段连接的不锈钢屏蔽板，空心铜管外层用S形压制的磁导体覆盖，用来形成耦合磁路；导电部件设置在环氧框架一侧，导电部件通过钢筒组合件上的侧法兰上的开口与初级绕组引出电缆相连。所述的用S形压制的磁导体通过环氧夹紧带固定在空心铜管外层。所述的空心铜管采用平行绕制方式，其引入端和引出端分别通过压板和夹板固定安装在绝缘隔板上，绝缘隔板一侧设置有用于限制其位置的挡板。所述的环氧框架上部设置有绝缘带和上屏蔽环，屏蔽环与不锈钢屏蔽板通过点焊方式相连。磁导体在上端通过螺杆和紧固圈被固定在环氧框架上；所述的环氧框架与不锈钢屏蔽板之间设置有压条和绝缘条；所述的环氧框架下部还设置有接地板。这种结构可使得初级线圈两端绕组填充系数增加，有助于提高耦合均匀度，有利于次级线圈电压均匀分布，空心铜管中通冷却水可带走初级线圈工作时产生的热量，同时降低加速器系统整体温度。

所述的次级线圈组件为多层叠压式结构，每层次级线圈组件包括内屏蔽环和外屏蔽环，内屏蔽环和外屏蔽环分别安装在由环氧浇注的环形次级绕组上，次级线圈组内通过连接组件安装倍压整流滤波电路和均压环，均压环通过弯板与锥形胶木支座相连，次级线圈组内还设有多个高压电容，多个高压电容之间采用连接片相连，高压硅堆的一端与内屏蔽环相连，高压硅堆的另一端与连接片相连，连接片上设置有级间连接板，连接片与外屏蔽环通过高压连接线相连。所述的次级线圈组件是由每层次级线圈组通过固定在内屏蔽环上的锥形胶木支座互相叠压在一起构成的，连接片通过级间连接板上的弹簧片自身弹力实现每两层之间的电气连接。所述的次级线圈组内还设置有屏蔽护板与连接片点焊在一起。所述的每层次级线圈组截面为平行四边形结构，其交角为8°，是考虑到在等位线上曲率半径小的地方，电位梯度大，而把次级绕组层的方向做成与等位线的方向近似一致，就使得电位变化平缓，相应地，电场强度就较小，这就可以延长绕组的使用寿命。所述的内屏蔽环和外屏蔽环设置为以防止产生涡流的绝缘开口连接方式，以防止产生涡流，损毁加速器，外屏蔽环开口处设置有次级线圈组连接板，内屏蔽环开口处设置有环氧连接块。所述的连接片为条形连接片、八字形连接片和圆形连接片。此结构设计紧凑，安装方便，各个次级整流单元串联形成高压连接方式合理，同时均压环的使用均匀了次级整流单元与加速管之间电场，使得高压工作更加稳定。

所述的磁圆盘组件包括底盘，磁导体底盘内设置有第一磁导体和第二磁导体。所述的第一磁导体和第二磁导体通过环氧填充层安装在磁导体底盘内，磁导体底盘上设置有用于安装支座的孔和限定初级线圈组件位置的定位块；磁导体底盘上还设置有螺套。环氧填充层采用高温环氧树脂加热浇注固化实现第一磁导体和第二磁导体在磁导体底盘内固定。所述的孔和定位块在圆周上均匀分布为三个。

所述的磁圆盘组件通过螺杆和支座相连，次级线圈组件下部的锥形胶木支座放置在相应的支座上，支座安装在对应的孔上，实现磁圆盘组件与次级线圈组件的相互连接。磁圆盘组件上的定位块与初级线圈组件内表面相切，确定初级线圈组件位置的同时确定了位于初级线圈组件外围的磁导体的位置，且磁导体与磁圆盘组件之间间隙越小越好，可减少漏磁，提高耦合效率。

所述的磁锥体组件包括磁锥体底盘，磁锥体底盘边缘向内倾斜设置有扇形屏蔽板，扇形屏蔽板与上环点焊连接，磁导体安放于屏蔽板侧面，磁导体是安装在底盘和上环之间而由不锈钢下圈限位的。磁导体上端与上环相切。所述的磁锥体底盘下边沿设置了突出的不锈钢下圈。所述的上环与屏蔽板和磁导体上端连接处设置有限位环，上环上还设有磁锥体组件连接板和吊环。所述的不锈钢下圈上设置有加固连接板。磁锥体底盘下边沿设置了突出的不锈钢下圈刚好套于初级线圈磁导体外侧，磁锥体组件与磁导体接触间隙越小越好，同时磁锥体组件屏蔽板和初级线圈组件上设置的接地板相连。可以将磁锥体组件屏蔽板可靠接地。

所述的高压电极组件为瓜片式圆球形结构，包括上圆环和下圆环，瓜片设置在上圆环和下圆环之间，上圆环上还安装有顶盖。所述的上圆环和下圆环为开口绝缘式结构。所述的瓜片下部通过焊接与下圆环固定相连。下圆环绝缘开口位置通过连接柱相连，所述的顶盖通过卡口安装于上圆环上，顶盖上设置有用于传输红外信号的孔。这种参数结构设计的电极将最高场强降到了151KV/cm，大幅度提高加速器工作的稳定性。

所述的电子枪组件包括枪芯和连接座，枪芯上方设置有用来连接电子枪电源正极的铜螺杆，铜螺杆通过与陶瓷器件焊接在一起，连接座通过螺丝与柯伐法兰连接，连接座上设有连接电源负极的柯伐法兰。所述的铜螺杆与柯伐法兰通过陶器件焊接在一起，达到绝缘和真空密封要求，灯丝为特殊处理钨丝，阴极为高纯LaB6，枪芯热子结构合理，加热功率小，热平衡时间短，束流稳定，束流达到300mA。这种电子枪抗中毒能力强，使用寿命长。

所述的电子枪电源组件由红外控制部分和电子枪电源组成，电源顶端设置有光接收和光发射透镜信号传输使用无线方式。电源部分由电子枪电源供电线圈供电，其特征是在加速器能量变化而使得供电线圈输出电压变化过程中，电子枪电源输出电压完全可通过闭环控制使其稳定，进而保证加速器束流稳定。同时电源设置有自恢复过流保护电路，以及过电压保护电路，高压打火保护电路。该设计既保证了传输距离又解决了高、低压端绝缘问题，制作比光纤以及玻璃光导简单，同时电源结构简单、响应速度快、输出稳定、工作可靠、维护方便，且成本低廉。

所述的加速管组件包括加速管和连接法兰，加速管由瓷环和不锈钢电极片通过环氧双组分胶粘接而成，加速管上设置连接法兰和屏蔽环，加速管上部设置有用于安装电子枪组件的法兰座和压盖法兰。所述的连接法兰上设置有密封环和密封圈。

所述的不锈钢电极片上设置有阳极板和分压电阻。所述的连接法兰位于上下两端，属于活套法兰，采用密封圈侧面密封方式保证加速管内部高真空。所述的屏蔽环安装在不锈钢电极片上，用于屏蔽加速器内部的杂散电磁场。所述的分压电阻焊接于铆接在不锈钢电极片上的铜片上，位于相邻两电极片之间，用来产生束流所需聚焦电场。该加速管口径达到200mm，高度超过1000mm，工艺简单，成品率高，制作成本低，真空度可达到1×10-5Pa，完全满足加速器使用要求。

本发明的有益效果是：所述的一种高压变压器型电子加速器，其初级线圈被供给380V/400Hz交流电，通过空心变压器耦合方式，在每一个次级线圈上产生约100倍初级线圈的交流电压，交流电压经过二倍压整流形成直流电压，然后将多个次级线圈上形成的直流高压串联起来，形成加速器最终所需高压。束流从被加热的电子枪阴极表面射出，由高压电场加速，经聚焦、扫描后引出到空气中进行辐照加工。高压变压器型电子加速器束流大、转换效率高、结构紧凑、工作稳定，可大幅提高生产效率和能源利用率。其结构紧凑、束流功率大、电能转换效率高、工作稳定可靠、运行费用低、生产效率高等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的说明。

图1为本发明高压变压器型电子加速器的整体结构示意图；

图2为本发明钢筒组合件结构示意图；

图3为本发明初级线圈组件结构主视图；

图4为本发明图3中的A、B、C处的局部放大图；

图5为本发明图3的结构左视图；

图6为本发明图3的结构俯视图；

图7为本发明磁圆盘组件结构主视图；

图8为本发明图7的结构俯视图；

图9为本发明磁锥体组件结构主视图；

图10为本发明图9的结构俯视图；

图11为本发明次级线圈组结构主视图；

图12为本发明图11的结构俯视图；

图13为本发明图12的D处放大结构示意图；

图14为本发明高压电极组件结构主视图；

图15为本发明图14的结构俯视图；

图16为本发明电子枪组件结构示意图；

图17为本发明加速管组件结构示意图。

图中：1、第一红外光传输装置；2、第二红外光传输装置；3、磁锥体组件；3-1、磁锥体底盘；3-2、屏蔽板；3-3、磁导体；3-4、上环；3-5、不锈钢下圈；3-6、限位环；3-7、磁锥体组件连接板；3-8、吊环；3-9、加固连接板；4、电子枪电源；5、高压电极组件；5-1、上圆环；5-2、下圆环；5-3、瓜片；5-4、顶盖；6、电子枪电源供电线圈；7、电子枪组件；7-1、枪芯；7-2、连接座；7-3、铜螺杆；7-4、陶瓷器件；7-5、柯伐法兰；8、初级线圈组件；8-1、环氧框架；8-2、绝缘隔板；8-3、空心铜管；8-4、不锈钢屏蔽板；8-5、磁导体；8-6、压板；8-7、夹板；8-8、导电部件；8-9、环氧夹紧带；8-10、绝缘带；8-11、上屏蔽环；8-12、压条；8-13、绝缘条；8-14、螺杆；8-15、紧固圈；8-16、接地板；8-17、挡板；9、电容组件；10、初级绕组引出电缆；11、初级绕组水冷却接管；12、钢筒组合件；12-1、底座；12-2、垫板、12-3、钢筒体；12-4、密封圈；12-5、导向柱；12-6、封头；12-7、顶盖法兰；12-8、侧法兰；12-9、中间开口；12-10、侧部开口13、控制接线箱；14、SF6气体管道；15、加速管组件；15-1、加速管；15-2、瓷环；15-3、不锈钢电极片；15-4、连接法兰；15-5、密封圈；15-6、屏蔽环；15-7、法兰座；15-8、压盖法兰；15-9、密封环；15-10、阳极板；15-11、分压电阻；16、次级线圈组件；16-1、内屏蔽环；16-2、外屏蔽环；16-3、环形次级绕组；16-4、均压环；16-5、高压电容；16-6、弯板；16-7、锥形胶木支座；16-8、高压硅堆；16-9、级间连接板；16-10、高压连接线；16-11、屏蔽护板；16-12、次级线圈组连接板；16-13、环氧连接块；16-14、连接片；18、支座；19、加速管底座；20、聚焦线圈；21、磁圆盘组件；21-1、磁圆盘底盘；21-2、第一磁导体；21-3、第二磁导体；21-4、孔；21-5、定位块；21-6、螺套；22、三通；23、闸板阀；24、高频扫描磁铁；25、低频扫描磁铁；26、扫描引出窗；27、钛膜；28光阑；29、绝缘环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，所述的一种高压变压器型电子加速器，其特点是包括钢筒组合件12，第一红外信号传输装置1安装在钢筒组合件12顶部，用来控制和监测电子枪电源，以达到控制电子枪束流大小的目的；初级线圈组件8设置在钢筒组合件12内，磁锥体组件3安装在初级线圈组件8上部，初级线圈组件8下部设置有磁圆盘组件21，次级线圈组件16同心设置在初级线圈组件8内，高压电极组件5安装在次级线圈组件16上部，高压电极组件5内设置有电子枪电源4和与第一红外信号传输装置1对应的第二红外信号传输装置2；次级线圈组件16下部通过支座18安装在磁圆盘组件21上，加速管组件15同心设置在次级线圈组件16内，电子枪组件7安装在加速管组件15上部，加速管组件15下部通过加速管底座19与束流引出装置相连。所述的一种高压变压器型电子加速器，还包括有设置在钢筒组合件12外部的电容组件9、初级绕组引出电缆10、初级绕组水冷却接管11、控制接线箱13和SF6气体管道14。所述的电子枪电源4采用电子枪电源供电线圈6供电。

所述的束流引出装置由加速管底座19，三通22，闸板阀23，扫描引出窗26组成，加速管底座19上端与加速管组件15相连，聚焦线圈20套在加速管底座19上，加速管底座19下端连接三通22，三通22的下端设置有闸板阀23，闸板阀23下端安装有扫描引出窗26，扫描引出窗26上设置有高频扫描磁铁24和低频扫描磁铁25，扫描引出窗26下端安装有用来隔开大气的钛膜27，保持束流传输路径上的真空度。束流引出装置采用高低频相互垂直扫描方式，高低频扫描铁上分别集成了高低频校正线圈，高低频扫描磁铁应用了矩形波电压在感性负载上产生线性三角波电流的原理设计，形成了线性变化的高低频扫描磁场，使得扫描均匀度达到了6.5%，高低频校正应用束流扫描跟踪方式对电子束进行自校正，提高了束流引出效率，使得真空室真空度提高，保证了加速器长时间运行的稳定性。所述的闸板阀23上设置有光阑28和绝缘环29。

如图2所示，所述的钢筒组合件12包括钢筒体12-3，钢筒体12-3下部设置有底座12-1，钢筒体12-3上部设置有封头12-6，顶盖法兰12-7安装在封头12-6顶端，钢筒体12-3的一侧还设置有侧法兰12-8。所述的钢筒体12-3下部的底座12-1上固定安装有垫板12-2。所述的封头12-6与钢筒体12-3之间设置有密封圈12-4和导向柱12-5，封头12-6和钢筒体12-3通过螺栓固定连接。所述的底座12-1与钢筒体12-3之间安装有密封圈。钢筒体12-3内充有0.8MPa的SF6绝缘气体来保证高电压绝缘。所述的侧法兰12-8开口上设置中间开口12-9和侧部开口12-10，中间开口12-9为两个、用于水嘴连接件穿过，水嘴连接件用于冷却水出入，同时也是初级线圈组件8供电的电气接点，水嘴连接件与法兰为侧面密封方式；侧部开口12-10为左右两开口，分别为SF6气体出入口和测量信号电气连接口，用正面密封方式。

如图3-6所示，所述的初级线圈组件8包括环氧框架8-1，环氧框架8-1内设置有绝缘隔板8-2，若干根并行的空心铜管8-3绕制在环氧框架8-1外部，环氧框架8-1内侧设置有分段连接的不锈钢屏蔽板8-4，空心铜管8-3外层用S形压制的磁导体8-5覆盖，用来形成耦合磁路；导电部件8-8设置在环氧框架8-1一侧，导电部件8-8通过钢筒组合件12上的侧法兰12-8上的开口与初级绕组引出电缆10相连。所述的用S形压制的磁导体8-5通过环氧夹紧带8-9固定在空心铜管8-3外层。所述的空心铜管8-3采用平行绕制方式，其引入端和引出端分别通过压板8-6和夹板8-7固定安装在绝缘隔板8-2上，绝缘隔板8-2一侧设置有用于限制其位置的挡板8-17。所述的环氧框架8-1上部设置有绝缘带8-10和上屏蔽环8-11，屏蔽环8-11与不锈钢屏蔽板8-4通过点焊方式相连。磁导体8-5在上端通过螺杆8-14和紧固圈8-15被固定在环氧框架8-1上；所述的环氧框架8-1与不锈钢屏蔽板8-4之间设置有压条8-12和绝缘条8-13；所述的环氧框架8-1下部还设置有接地板8-16。这种结构可使得初级线圈两端绕组填充系数增加，有助于提高耦合均匀度，有利于次级线圈电压均匀分布，空心铜管8-3中通冷却水可带走初级线圈工作时产生的热量，同时降低加速器系统整体温度。

如图7-9所示，所述的次级线圈组件16为多层叠压式结构，每层次级线圈组件包括内屏蔽环16-1和外屏蔽环16-2，内屏蔽环16-1和外屏蔽环16-2分别安装在由环氧浇注的环形次级绕组16-3上，次级线圈组内通过连接组件安装倍压整流滤波电路和均压环16-4，均压环16-4通过弯板16-6与锥形胶木支座16-7相连，次级线圈组内还设有多个高压电容16-5，多个高压电容16-5之间采用连接片16-14相连，高压硅堆16-8的一端与内屏蔽环16-1相连，高压硅堆16-8的另一端与连接片相连，连接片16-14上设置有级间连接板16-9，连接片16-14与外屏蔽环16-2通过高压连接线16-10相连。所述的次级线圈组件16是由每层次级线圈组通过固定在内屏蔽环上的锥形胶木支座16-7互相叠压在一起构成的，连接片16-14通过级间连接板16-9上的弹簧片16-15自身弹力实现每两层之间的电气连接。所述的次级线圈组内还设置有屏蔽护板16-11与连接片16-14点焊在一起。所述的每层次级线圈组截面为平行四边形结构，其交角为8°，是考虑到在等位线上曲率半径小的地方，电位梯度大，而把次级绕组层的方向做成与等位线的方向近似一致，就使得电位变化平缓，相应地，电场强度就较小，这就可以延长绕组的使用寿命。所述的内屏蔽环16-1和外屏蔽环16-2设置为以防止产生涡流的绝缘开口连接方式，以防止产生涡流，损毁加速器，外屏蔽环16-2开口处设置有次级线圈组连接板16-12，内屏蔽环16-1开口处设置有环氧连接块16-13。所述的连接片16-14为条形连接片、八字形连接片和圆形连接片。此结构设计紧凑，安装方便，各个次级整流单元串联形成高压连接方式合理，同时均压环的使用均匀了次级整流单元与加速管之间电场，使得高压工作更加稳定。

如图10和11所示，所述的磁圆盘组件21包括底盘21-1，磁导体底盘21-1内设置有第一磁导体21-2和第二磁导体21-3。所述的第一磁导体21-2和第二磁导体21-3通过环氧填充层安装在磁导体底盘21-1内，磁导体底盘21-1上设置有用于安装支座18的孔21-4和限定初级线圈组件8位置的定位块21-5；磁导体底盘21-1上还设置有螺套21-6。环氧填充层采用高温环氧树脂加热浇注固化实现第一磁导体21-2和第二磁导体21-3在磁导体底盘21-1内固定。所述的孔21-4和定位块21-5在圆周上均匀分布为三个。

所述的磁圆盘组件21通过螺杆和支座18相连，次级线圈组件16下部的锥形胶木支座16-7放置在相应的支座18上，支座18安装在对应的孔21-4上，实现磁圆盘组件21与次级线圈组件16的相互连接。磁圆盘组件21上的定位块21-5与初级线圈组件8内表面相切，确定初级线圈组件8位置的同时确定了位于初级线圈组件8外围的磁导体8-5的位置，且磁导体8-5与磁圆盘组件21之间间隙越小越好，可减少漏磁，提高耦合效率。

如图12和13所述的磁锥体组件3包括磁锥体底盘3-1，磁锥体底盘3-1边缘向内倾斜设置有扇形屏蔽板3-2，扇形屏蔽板3-2与上环3-4点焊连接，磁导体3-3安放于屏蔽板3-2侧面，磁导体3-3是安装在底盘3-1和上环3-4之间而由不锈钢下圈3-5限位的。磁导体3-3上端与上环3-4相切。所述的磁锥体底盘3-1下边沿设置了突出的不锈钢下圈3-5。所述的上环3-4与屏蔽板3-2和磁导体3-3上端连接处设置有限位环3-6，上环3-4上还设有磁锥体组件连接板3-7和吊环3-8。所述的不锈钢下圈3-5上设置有加固连接板3-9。磁锥体底盘3-1下边沿设置了突出的不锈钢下圈3-5刚好套于初级线圈磁导体外侧，磁锥体组件3与磁导体接触间隙越小越好，同时磁锥体组件3屏蔽板3-2和初级线圈组件8上设置的接地板8-16相连。可以将磁锥体组件3屏蔽板3-2可靠接地。

如图14和15所示，所述的高压电极组件5为瓜片式圆球形结构，包括上圆环5-1和下圆环5-2，瓜片5-3设置在上圆环5-1和下圆环5-2之间，上圆环5-1上还安装有顶盖5-4。所述的上圆环5-1和下圆环5-2为开口绝缘式结构。所述的瓜片5-3下部通过焊接与下圆环5-2固定相连。下圆环5-2绝缘开口位置通过连接柱5-5相连，所述的顶盖5-4通过卡口安装于上圆环5-1上，顶盖5-4上设置有用于传输红外信号的孔。这种参数结构设计的电极将最高场强降到了151KV/cm，大幅度提高加速器工作的稳定性。

如图16所示，所述的电子枪组件7包括枪芯7-1和连接座7-2，枪芯7-1上方设置有用来连接电子枪电源正极的铜螺杆7-3，铜螺杆7-3通过与陶瓷器件7-4焊接在一起，连接座7-2通过螺丝与柯伐法兰7-5连接，连接座7-2上设有连接电源负极的柯伐法兰7-5。所述的铜螺杆7-3与柯伐法兰7-5通过陶器件7-4焊接在一起，达到绝缘和真空密封要求，灯丝为特殊处理钨丝，阴极为

高纯LaB6，枪芯7-1热子结构合理，加热功率小，热平衡时间短，束流稳定，束流达到300mA。这种电子枪抗中毒能力强，使用寿命长。

所述的电子枪电源组件由红外控制部分和电子枪电源组成，电源顶端设置有光接收和光发射透镜信号传输使用无线方式。电源部分由电子枪电源供电线圈供电，其特征是在加速器能量变化而使得供电线圈输出电压变化过程中，电子枪电源输出电压完全可通过闭环控制使其稳定，进而保证加速器束流稳定。同时电源设置有自恢复过流保护电路，以及过电压保护电路，高压打火保护电路。该设计既保证了传输距离又解决了高、低压端绝缘问题，制作比光纤以及玻璃光导简单，同时电源结构简单、响应速度快、输出稳定、工作可靠、维护方便，且成本低廉。

如图17所示所述的加速管组件15包括加速管15-1和连接法兰15-4，加速管15-1由瓷环15-2和不锈钢电极片15-3通过环氧双组分胶粘接而成，加速管15-1上设置连接法兰15-4和屏蔽环15-6，加速管15-1上部设置有用于安装电子枪组件7的法兰座15-7和压盖法兰15-8。所述的连接法兰15-4上设置有密封环15-9和密封圈15-5。

所述的不锈钢电极片15-3上设置有阳极板15-10和分压电阻15-11。所述的连接法兰15-4位于上下两端，属于活套法兰，采用密封圈15-5侧面密封方式保证加速管内部高真空。所述的屏蔽环15-6安装在不锈钢电极片15-3上，用于屏蔽加速器内部的杂散电磁场。所述的分压电阻15-11焊接于铆接在不锈钢电极片15-3上的铜片上，位于相邻两电极片之间，用来产生束流所需聚焦电场。该加速管口径达到200mm，高度超过1000mm，工艺简单，成品率高，制作成本低，真空度可达到1×10-5Pa，完全满足加速器使用要求。

所述的一种高压变压器型电子加速器，其使用时钢筒组合件12为压力容器且需要连接大地，其上部的第一红外光传输装置1和设置在电子枪电源4上的第二红外光传输装置2互相传输信号用来控制电子枪电源4的输出电压以达到控制加速器束流的目的，同时红外无线信号传输避免了第一红外光传输装置1和第二红外光传输装置2之间的高电压绝缘问题。次级线圈组件16通过支座18放置在磁圆盘组件21上，多层次级线圈组之间通过锥形胶木支座16-7安放在一起，每两层次级线圈组之间通过连接片16-14进行电气连接，以这种方式将次级线圈组件16上的直流电压串联形成直流高压与高压电极组件5相连，次级线圈组件个数由加速器能量参数确定。初级线圈组件8与次级线圈组件16同心的放置在磁圆盘组件21上，磁锥体组件3通过不锈钢下圈3-5套在初级线圈组件8上，由磁锥体组件3、磁圆盘组件21和磁导体8-5组成磁路系统，将初级线圈组件8上的功率耦合到次级线圈组件16上，初级线圈组件8被供给380V/400Hz的交流电。由于使用空心耦合方式，在整个空间漏磁较大，为减少漏磁，保证耦合均匀度，磁路和初级线圈组件8结构设计必须合理，初级线圈组件8的电气连接点水冷却接管11与外接电源相连，初级绕组水冷却接管11使用侧面密封方式。SF6绝缘气体通过正面密封的SF6气体管道14进行充入和回收。

加速管组件15位于整个加速器中轴线上，其通过活套法兰连接，采用侧面橡胶密封方式，这种密封设计方式可以满足加速器1.0*10-5Pa的真空度要求，且结构简单，安装方便。电子枪组件7位于加速管组件15的顶端，其外壳电位与电子枪电源4负端以及高压电极组件5同为电子加速器负高压，由电子枪电源4加热电子枪组件7发射的电子通过负高压加速后通过束流引出装置穿过钛膜27引入大气，进行辐照加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种高压变压器型电子加速器，其特征在于包括钢筒组合件，第一红外信号传输装置安装在钢筒组合件顶部，初级线圈组件设置在钢筒组合件内，磁锥体组件安装在初级线圈组件上部，初级线圈组件下部设置有磁圆盘组件，次级线圈组件同心设置在初级线圈组件内，高压电极组件安装在次级线圈组件上部，高压电极组件内设置有电子枪电源和与第一红外信号传输装置对应的第二红外信号传输装置；次级线圈组件下部通过支座安装在磁圆盘组件上，加速管组件同心设置在次级线圈组件内，电子枪组件安装在加速管组件上部，加速管组件下部通过加速管底座与束流引出装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于还包括有设置在钢筒组合件外部的电容组件、初级绕组引出电缆、初级绕组水冷却接管、控制接线箱和SF6气体管道。

3.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的束流引出装置由加速管底座，三通，闸板阀，扫描引出窗组成，加速管底座上端与加速管组件相连，聚焦线圈套在加速管底座上，加速管底座下端连接三通，三通的下端设置有闸板阀，闸板阀下端安装有扫描引出窗，扫描引出窗上设置有高频扫描磁铁和低频扫描磁铁，扫描引出窗下端安装有用来隔开大气的钛膜，所述的闸板阀上设置有光阑和绝缘环。

4.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的钢筒组合件包括钢筒体，钢筒体下部设置有底座，钢筒体上部设置有封头，顶盖法兰安装在封头顶端，钢筒体的一侧还设置有侧法兰；钢筒体下部的底座上固定安装有垫板。

5.根据权利要求1或4所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的封头与钢筒体之间设置有密封圈和导向柱，封头和钢筒体通过螺栓固定连接；所述的底座与钢筒体之间安装有密封圈；钢筒体内充有0.8MPa的SF6绝缘气体来保证高电压绝缘；所述的侧法兰开口上设置中间开口和侧部开口，中间开口为两个、用于水嘴连接件穿过，水嘴连接件用于冷却水出入，同时也是初级线圈组件供电的电气接点，水嘴连接件与法兰为侧面密封方式；侧部开口为左右两开口，分别为SF6气体出入口和测量信号电气连接口，用正面密封方式。

6.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的初级线圈组件包括环氧框架，环氧框架内设置有绝缘隔板，若干根并行的空心铜管绕制在环氧框架外部，环氧框架内侧设置有分段连接的不锈钢屏蔽板，空心铜管外层用S形压制的磁导体覆盖，用来形成耦合磁路；导电部件设置在环氧框架一侧，导电部件通过钢筒组合件上的侧法兰上的开口与初级绕组引出电缆相连；S形压制的磁导体通过环氧夹紧带固定在空心铜管外层。

7.根据权利要求1或6所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的空心铜管采用平行绕制方式，其引入端和引出端分别通过压板和夹板固定安装在绝缘隔板上，绝缘隔板一侧设置有用于限制其位置的挡板；所述的环氧框架上部设置有绝缘带和上屏蔽环，屏蔽环与不锈钢屏蔽板通过点焊方式相连；磁导体在上端通过螺杆和紧固圈被固定在环氧框架上；所述的环氧框架与不锈钢屏蔽板之间设置有压条和绝缘条；所述的环氧框架下部还设置有接地板。

8.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的次级线圈组件为多层叠压式结构，每层次级线圈组件包括内屏蔽环和外屏蔽环，内屏蔽环和外屏蔽环分别安装在由环氧浇注的环形次级绕组上，次级线圈组内通过连接组件安装倍压整流滤波电路和均压环，均压环通过弯板与锥形胶木支座相连，次级线圈组内还设有多个高压电容，多个高压电容之间采用连接片相连，高压硅堆的一端与内屏蔽环相连，高压硅堆的另一端与连接片相连，连接片上设置有级间连接板，连接片与外屏蔽环通过高压连接线相连。

9.根据权利要求1或8所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的次级线圈组件是由每层次级线圈组通过固定在内屏蔽环上的锥形胶木支座互相叠压在一起构成的，连接片通过级间连接板上的弹簧片自身弹力实现每两层之间的电气连接；所述的次级线圈组内还设置有屏蔽护板与连接片点焊在一起；所述的每层次级线圈组截面为平行四边形结构；所述的内屏蔽环和外屏蔽环设置为以防止产生涡流的绝缘开口连接方式，以防止产生涡流，损毁加速器，外屏蔽环开口处设置有次级线圈组连接板，内屏蔽环开口处设置有环氧连接块。

10.根据权利要求9所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的连接片为条形连接片、八字形连接片和圆形连接片。

11.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的磁圆盘组件包括底盘，磁导体底盘内设置有第一磁导体和第二磁导体；第一磁导体和第二磁导体通过环氧填充层安装在磁导体底盘内，磁导体底盘上设置有用于安装支座的孔和限定初级线圈组件位置的定位块；磁导体底盘上还设置有螺套；环氧填充层采用高温环氧树脂加热浇注固化实现第一磁导体和第二磁导体在磁导体底盘内固定。所述的孔和定位块在圆周上均匀分布为三个；磁圆盘组件通过螺杆和支座相连，次级线圈组件下部的锥形胶木支座放置在相应的支座上，支座安装在对应的孔上，实现磁圆盘组件与次级线圈组件的相互连接。

12.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的磁锥体组件包括磁锥体底盘，磁锥体底盘边缘向内倾斜设置有扇形屏蔽板，扇形屏蔽板与上环点焊连接，磁导体安放于屏蔽板侧面，磁导体上端与上环相切；所述的磁锥体底盘下边沿设置了突出的不锈钢下圈；磁导体是安装在底盘和上环之间而由不锈钢下圈限位的。

13.根据权利要求1或12所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的上环与屏蔽板和磁导体上端连接处设置有限位环，上环上还设有磁锥体组件连接板和吊环；所述的不锈钢下圈上设置有加固连接板；所述的磁锥体底盘下边沿设置了突出的不锈钢下圈刚好套于初级线圈磁导体外侧，磁锥体组件与磁导体接触间隙越小越好，同时磁锥体组件屏蔽板和初级线圈组件上设置的接地板相连。

14.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的高压电极组件为瓜片式圆球形结构，包括上圆环和下圆环，瓜片设置在上圆环和下圆环之间，上圆环上还安装有顶盖。

15.根据权利要求1或14所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的上圆环和下圆环为开口绝缘式结构；所述的瓜片下部通过焊接与下圆环固定相连；下圆环绝缘开口位置通过连接柱相连，所述的顶盖通过卡口安装于上圆环上，顶盖上设置有用于传输红外信号的孔。

16.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的电子枪组件包括枪芯和连接座，枪芯上方设置有用来连接电子枪电源正极的铜螺杆，铜螺杆通过与陶瓷器件焊接在一起，连接座通过螺丝与柯伐法兰连接，连接座上设有连接电源负极的柯伐法兰；铜螺杆与柯伐法兰通过陶器件焊接在一起。

17.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的电子枪电源组件由红外控制部分和电子枪电源组成，电源顶端设置有光接收和光发射透镜信号传输使用无线方式；所述的电子枪电源采用电子枪电源供电线圈供电。

18.根据权利要求1所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的加速管组件包括加速管和连接法兰，加速管由瓷环和不锈钢电极片通过环氧双组分胶粘接而成，加速管上设置连接法兰和屏蔽环，加速管上部设置有用于安装电子枪组件的法兰座和压盖法兰；所述的连接法兰上设置有密封环和密封圈。

19.根据权利要求1或18所述的一种高压变压器型电子加速器，其特征在于：所述的不锈钢电极片上设置有阳极板和分压电阻；分压电阻焊接于铆接在不锈钢电极片上的铜片上，位于相邻两电极片之间，用来产生束流所需聚焦电场；所述的连接法兰位于上下两端，属于活套法兰，采用密封圈侧面密封方式保证加速管内部高真空；所述的屏蔽环安装在不锈钢电极片上，用于屏蔽加速器内部的杂散电磁场。

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