CN110113859A - 一种低能辐照直线加速器 - Google Patents
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Abstract
一种低能辐照直线加速器，包括电子枪、磁控管、加速管、负载吸收、真空漂移管道、偏转磁铁和扫描盒，所述电子枪、加速管、真空漂移管道、偏转磁铁和扫面盒依次连接；所述加速管的前后两端分别连接有输入耦合器和输出耦合器；所述输入耦合器上端与磁控管通过法兰连接；所述输出耦合器上端与负载吸收通过法兰连接；所述加速管外侧环绕连接有聚焦线圈；所述真空漂移管道外侧环绕连接有扩束线圈。与现有技术相比，本发明的一种低能辐照直线加速器，通过采用磁控管为功率源，采用合理的加速管，使输出的电子束能量既可以达到兆伏级，通过聚焦线圈、扩束线圈和偏转磁铁精准控制电子束尺寸，另外该加速器同时又具有体积小，结构紧凑和便于防护的优点。
Description
技术领域
本发明涉及辐照用电子直线加速器技术领域，具体是指一种低能辐照直线加速器。
背景技术
在辐射消毒灭菌和食品保鲜等方面，电子直线加速器对微生物有很好的杀灭效果，对食品中的药物残留也有很好的降解作用，在食品辐照加工方面已取得了良好的效益。与源比较，电子直线加速器具有在相同加工能力下，建源费用和运行成本低，工艺性质和产品质量好等一系列优点，特别由于其辐照时间短，辐照食品不易产生异味，对辐照冷冻食品更有优势。
电子加速器还可广泛应用于材料改性、污水处理和涂层固化等方面。例如生产大功率电子元器件的半导体材料，其经过电子束辐照后，导电和开关性能得到大幅提升；利用电子束辐照处理污水，使水中的污染物发生分解或降解、有害微生物发生变性，从而达到消毒净化废水的目的；涂层辐射固化是指利用电子束在常温下引发特定配制的活性液体组分迅速转化为固体的过程，如各种包装盒、室内地面土层等。
目前，低能加速器有地纳米加速器和ELV加速器，这两种加速器既可以输出兆伏级射线，又具有很高的功率，但加速器体积庞大、需要建造专门的辐射屏蔽厂房，而普通的变压器型加速器则很难达到兆伏级能量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种低能辐照直线加速器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种低能辐照直线加速器，包括电子枪、磁控管、加速管、负载吸收、真空漂移管道、偏转磁铁和扫描盒，所述电子枪、加速管、真空漂移管道、偏转磁铁和扫面盒依次连接；所述加速管的前后两端分别连接有输入耦合器和输出耦合器；所述输入耦合器上端与磁控管通过法兰连接；所述输出耦合器上端与负载吸收通过法兰连接；所述加速管外侧环绕连接有聚焦线圈；所述真空漂移管道外侧环绕连接有扩束线圈。
进一步的，所述加速管为盘和波导结构，内部设有七个加速腔体，相邻加速腔体之间通过盘片进行分隔，分割后的加速腔体长度尺寸呈1.2倍增大；其中第一至第六加速腔体为聚束腔，第七加速腔体为光速腔。
进一步的，所述输入耦合器包括输入耦合器斜波导和输入耦合腔，所述磁控管通过输入耦合腔与加速管内部连通。
进一步的，所述输出耦合器包括耦合器斜波和输出耦合腔，所述负载吸收通过输出耦合腔与加速管内部连通。
进一步的，所述电子枪、加速管、真空漂移管道、偏转磁铁和扫面盒之间通过法兰连接依次连接。
进一步的，所述扫描盒的出口端面盖接有一层钛膜。
进一步的，所述磁控管、加速管、聚焦线圈、扩束线圈和偏转磁铁外部周围均设置有冷却水套，所述冷却水套的进口端连接有水冷机组。
与现有技术相比，本发明的一种低能辐照直线加速器，是一种新型的加速器，通过采用磁控管作为功率源，采用合理的加速管，增大输出功率，使输出的电子束能量既可以达到兆伏级，功率大于1KW；通过聚焦线圈、扩束线圈和偏转磁铁精准控制电子束尺寸，使电子束能够均匀的输出到被辐照物上，另外该加速器同时又具有体积小，结构紧凑和便于防护的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明加速管与输入耦合器和输出耦合器连接的结构示意图；
其中，1、电子枪，2、磁控管，3、加速管，4、负载吸收，5、真空漂移管道，6、偏转磁铁，7、扫描盒，8、输入耦合器，9、输出耦合器，10、聚焦线圈，11、扩束线圈，12、钛膜，13、冷却水套，14、水冷机组，15、调制器，16、控制台，,31、盘片，32、聚束腔，33、光速腔，81、输入耦合器斜波导，82、输入耦合腔，83、输入耦合器连接法兰，91、输出耦合器斜波导，92、输出耦合腔，93、输出耦合器连接法兰。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1和2所示，一种低能辐照直线加速器，包括电子枪1、磁控管2、加速管3、负载吸收4、真空漂移管道5、偏转磁铁6和扫描盒7，所述电子枪1、加速管3、真空漂移管道5、偏转磁铁6和扫面盒7依次连接，在本实施例中，所述电子枪1、加速管3、真空漂移管道5、偏转磁铁6和扫面盒7之间采用法兰连接方式依次连接。
所述加速管3的前后两端分别连接有输入耦合器8和输出耦合器9；所述输入耦合器8包括输入耦合器斜波导81、输入耦合腔82和输入耦合器连接法兰83，所述输入耦合器8上端采用法兰连接方式与磁控管2连接，所述磁控管2通过输入耦合腔82与加速管3内部连通；所述输出耦合器包括输出耦合器斜波导91、输出耦合腔92和输出耦合器连接法兰93，所述输出耦合器9上端采用法兰连接方式与负载吸收4连接，所述负载吸收4通过输出耦合腔92与加速管3内部连通。
所述加速管3外侧环绕连接有聚焦线圈10，聚焦线圈10用于为电子束提供聚焦力，防止电子束发散丢失；所述真空漂移管道5外侧环绕连接有扩束线圈11，扩束线圈10用于扩大电子束团的尺寸，从而提高打到被辐照物上的电子束均匀度；所述偏转磁铁6设置于真空漂移管道5与扫面盒7之间，偏转磁铁6用于将束流扫开，使之能够均匀的输出到被辐照物12上；所述扫描盒7的出口端面盖接有一层钛膜12，通过在扫描盒7端面设置钛膜13可以隔绝大气。
在本实施例中，所述加速管3为工作频率2998MHz的盘和波导结构，内部设有七个加速腔体，相邻加速腔体之间通过盘片31进行分隔，分割后的加速腔体长度尺寸呈1.2倍增大；其中第一至第六加速腔体为聚束腔32，第七加速腔体为光速腔33，该设计的加速管3使得电子束能量为1MeV。
在本实施例中，所述磁控管2、加速管3、聚焦线圈10、扩束线圈11和偏转磁铁6外部周围均设置有冷却水套13，所述冷却水套13的进口端连接有水冷机组14，由于磁控管2、加速管3、聚焦线圈10、扩束线圈11和偏转磁铁6设备在工作过程中会产生大量的热量，通过设置水冷机组14提供冷却水进行降温。
在本实施例中，加速器外部还设置有调制器15和控制台14，所述调制器1分别与磁控管2和电子枪1电性连接，调制器15为磁控管2和电子枪1提供具有一定形状的脉冲高压，是一种大功率脉冲电源，磁控管2将电能转化为微波的能量，输出频率为2998MHz的大功率微波；控制台14为加速器提供控制信号，同时又可以监控整个加速器的运行状态。
工作原理：启动加速器，调制器15为磁控管2和电子枪1提供脉冲电源，磁控管2将电能转化为微波能量进入加速管3，微波进入加速管3后，在加速管3中建立电磁场；此时电子枪1发射出具有一定形状和初始速度的电子束，其中，微波一部分被电子束吸收，一部分消耗在加速管3的管壁上，剩余部分被吸收负载4吸收；获得能量的电子束从加速管3中进入真空漂移管道5；通过真空漂移管道5出口端连接的偏转磁铁6使电子束流均匀输出到被辐照物上，本发明中采用微波来加速电子束，使得电子束能量为1MeV，功率大于1kW，其脉冲流强超过1A。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
Claims (7)
1.一种低能辐照直线加速器，其特征在于：包括电子枪、磁控管、加速管、负载吸收、真空漂移管道、偏转磁铁和扫描盒，所述电子枪、加速管、真空漂移管道、偏转磁铁和扫面盒依次连接；所述加速管的前后两端分别连接有输入耦合器和输出耦合器；所述输入耦合器上端与磁控管通过法兰连接；所述输出耦合器上端与负载吸收通过法兰连接；所述加速管外侧环绕连接有聚焦线圈；所述真空漂移管道外侧环绕连接有扩束线圈。
2.根据权利要求1所述的一种低能辐照直线加速器，其特征在于：所述加速管为盘和波导结构，内部设有七个加速腔体，相邻加速腔体之间通过盘片进行分隔，分割后的加速腔体长度尺寸呈1.2倍增大；其中第一至第六加速腔体为聚束腔，第七加速腔体为光速腔。
3.根据权利要求1所述的一种低能辐照直线加速器，其特征在于：所述输入耦合器包括输入耦合器斜波导和输入耦合腔，所述磁控管通过输入耦合腔与加速管内部连通。
4.根据权利要求1所述的一种低能辐照直线加速器，其特征在于：所述输出耦合器包括耦合器斜波和输出耦合腔，所述负载吸收通过输出耦合腔与加速管内部连通。
5.根据权利要求1所述的一种低能辐照直线加速器，其特征在于：所述电子枪、加速管、真空漂移管道、偏转磁铁和扫面盒之间通过法兰连接依次连接。
6.根据权利要求1所述的一种低能辐照直线加速器，其特征在于：所述扫描盒的出口端面盖接有一层钛膜。
7.根据权利要求1所述的一种低能辐照直线加速器，其特征在于：所述磁控管、加速管、聚焦线圈、扩束线圈和偏转磁铁外部周围均设置有冷却水套，所述冷却水套的进口端连接有水冷机组。
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