CN111479378A - 电子束偏转扫描装置及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子束偏转扫描装置及应用方法，包括：产生点状电子束的电子加速管；对点状电子束进行扫描的一套二级电磁铁，其被配置为包括：相配合的磁极、磁轭和激磁线圈，以构成产生预定波形的偏转扫描磁场；所述点状电子束经过二极磁铁时，被偏转扫描磁场偏转一个预定的角度，并以此预定角度为中心扫描展开形成带状电子束，通过引出窗进入大气中。本发明提供一种电子束偏转扫描装置及应用方法，其能够将原有设备中两套装置实现的功能，用一套二极磁铁来实现，结构紧凑，体积小，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种在电子加速器上使用的电子束偏转装置。更具体地说，本发明涉及一种用在电子加速器上使用的电子束偏转扫描装置及应用方法。
背景技术
电子加速器在应用过程中，经常遇到需要将电子束在某个方向，先偏转一定角度，然后再扫描展开进行辐照加工的情况，比如：为了降低整个电子加速器的高度，需要将加速器的电子枪和加速管等主体部分水平放置，将扫描盒垂直向下输出电子束，这样的结构布局方式将降低电子加速器的整体高度，但也同时使得电子束在传输过程中需要先偏转90度，然后再扫描展开成带状电子束输出。
而目前的技术是采用90度偏转磁铁和扫描磁铁是两套独立的装置，以及与两套装置分别相配合的供电机构，以完成对电子束分别进行偏转和扫描，且原有的大角度扫描磁铁不能放置在加速管与90度偏转磁铁之间，而是必须加在90度偏转后进入扫描盒之前的位置，除了体积大，供电功率大以外，还占据本该缩小的空间位置，进而使得产品结构复杂，体积大，成本高。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种电子束偏转扫描装置及应用方法，其能够将原有设备中两套装置实现的功能，用一套二极磁铁来实现，结构紧凑，体积小，成本低。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种电子束偏转扫描装置，包括：
产生点状电子束的电子加速管；
对点状电子束进行扫描的一套二级电磁铁，其被配置为包括：相配合的磁极、磁轭和激磁线圈，以构成产生预定波形的偏转扫描磁场；
所述点状电子束经过二极磁铁时，被偏转扫描磁场偏转一个预定的角度，并以此预定角度为中心扫描展开形成带状电子束，通过引出窗进入大气中。
优选的是，所述磁轭上套有一组第一激磁线圈，以同时产生偏转及扫描磁场。
优选的是，所述磁轭上被配置为套有两组第二激磁线圈；
其中，一组第二激磁线圈被用于独立产生直流偏转磁场，另一组第二激磁线圈被用于独立产生扫描磁场，通过两个磁场的叠加合成形成相应的偏转及扫描磁场。
优选的是，所述二极磁铁产生的偏转扫描磁场，使电子束偏转一个预定的角度；
其中，所述预定角度的范围控制在0～145度。
优选的是，所述二极磁铁产生的扫描磁场，能使电子束以预定偏转角度为中心，左右扫描展开另一预定角度，且其角度范围控制在±15～25度的范围内。
优选的是，在所述二极磁铁之前，设置一个对点状电子束进行短方向展宽的横向展开磁铁，以对电子束在引出窗的短方向上进行小角度展宽，且其展开角度被配置在±1～5度的范围内。
一种应用电子束偏转扫描装置的方法，包括：
通过二极磁铁将入射的点状电子束整体偏转预定角度，同时围绕其偏转方向，在另一预定的正负夹角范围内扫描散开成带状电子束。
优选的是，所述二极磁铁上磁轭在只配置一组第一激磁线圈时，偏转磁场和扫描磁场都由第一激磁线圈产生，其中的激磁电流被配置为在一个偏转用直流波形的基础上，叠加一个扫描展开用的锯齿波形；
其中，所述直流波形的幅值与电子束的偏转角度呈正比，所述锯齿波形幅值与电子束扫描展开的幅度呈正比。
优选的是，所述二极磁铁上磁轭被配置为具有两组第二激磁线圈时，包括：
一组第二激磁线圈用以独立产生直流偏转磁场，激磁电流被配置为直流波形，所述直流波形的幅值与电子束的偏转角度呈正比；
另一组第二激磁线圈用以独立产生扫描磁场，激磁电流被配置为锯齿波形，所述锯齿波形幅值与电子束扫描展开的幅度呈正比；
所述偏转扫描磁场由两个磁场叠加合成以得到。
本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明的电子束偏转扫描装置，采用一套磁铁实现了原来需要两套磁铁才能实现的功能，整体结构紧凑，体积小，且因同时减少了相配合的供电装置，成本得以控制。
其二，本发明电子束偏转扫描装置的应用方法，采用一个二极磁铁，同时实现将入射电子束整体偏转90度，同时围绕90度方向，在一个正负夹角范围内扫描散开成带状电子束，具有可实施效果好，产品能适应不同使用或安装环境的需要的效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中电子束偏转扫描装置将扫描展开叠加在90度偏转的正视结构示意图；
图2为本发明的另一个实施例中二极磁铁被配置为两组激磁线圈的俯视结构示意图；
图3为原有扫描电流锯齿波形示意图；
图4本发明的另一个实施例中将原有扫描电流锯齿波形叠加一个直流电流变成直流脉动波形示意图；
图5为本发明的另一个实施例中扫描线圈中锯齿波形线圈中的锯齿波形图；
图6为本发明的另一个实施例中扫描线圈中偏转线圈的直流波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1-4示出了根据本发明的一种电子束偏转扫描装置及应用方法实现形式，其中包括：磁极1、磁轭2、电子束3、激磁线圈4和引出窗5；
以及产生点状电子束的电子加速管(未示出)；
所述磁极1、所述磁轭2和所述激磁线圈4构成一套完整的二极磁铁，用以产生预定波形的偏转扫描磁场；
所述点状电子束3经过二极磁铁时，被偏转扫描磁场偏转一个预定的角度，同时，以此预定角度为中心扫描展开成带状电子束3，然后通过引出窗5进入大气中。采用这种方案所述二极磁铁产生的偏转磁场，使电子束偏转一个预定的角度，范围0～145度，优选为使电子束预定偏转角度为90度，所述二极磁铁产生的扫描磁场，以使电子束以预定偏转角度为中心，左右扫描展开一定角度，优选为±15～25度，通过在二极磁铁产生的偏转磁场直流波形上，叠加一扫描磁场的锯齿波形，使其同时具有90度偏转和扫描展开功能，其相对于先偏转90度然后扫描展开的结构相比，少了一个磁铁，少了一套供电电源，具有整体结构紧凑，体积小，成本可控性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，在所述二极磁铁之前，设置一个对点状电子束进行短方向展宽的横向展开磁铁(未示出)，用以实现电子束在引出窗的短方向上小角度地展宽，优选展开角度±1～5度，所述横向展开磁铁的尺寸和供电电流都远远小于大角度扫描磁铁，具有成本可控，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，所述二极磁铁的第一激磁电流被配置为在一个偏转用直流波形的基础上，叠加一个扫描展开用的锯齿波形；
其中，所述直流波形的幅值正比与电子束的偏转角度，所述锯齿波形的形状和幅值分别与电子束扫描展开的分布和幅度相关。具体的波形如图3-4所示，具有实施效果好，操作性强，稳定性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
如图2，在另一种实例中，所述二极磁铁被配置为两组第二激磁线圈4a、4b时，包括：
一组线圈用以独立产生直流偏转磁场，激磁电流被配置为直流波形，所述直流波形的幅值正比与电子束的偏转角度；
另一组线圈用以独立产生扫描磁场，激磁电流被配置为锯齿波形，所述锯齿波形的形状和幅值分别与电子束扫描展开的分布和幅度相关；
两个磁场叠加合成，形成偏转扫描磁场。采用这种方案是通过两个绕组，一个是直流绕组，由一个直流电源控制，产生大角度偏转需要的恒定磁场；另一个是交流绕组，产生扫描展开需要的交变锯齿波磁场，图5-6为扫描线圈电流锯齿波形和90度偏转线圈直流电流波形，其具有结构简单，易于实现的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
实施例1
主体横卧，扫描盒垂直向下，电子束能量500keV，利用二极偏转扫描磁铁，将电子束在扫描盒顶部偏转90度同时扫描展开±25度，形成1000mm宽的带状电子束输出。与原来的立式放置方式相比，整体高度降低了1.5米左右。
实施例2
主体横卧，扫描盒垂直向下，电子束能量1000keV，利用二极偏转扫描磁铁，将电子束在扫描盒顶部偏转90度同时扫描展开±25度，形成1000mm宽的带状电子束输出。与原来的立式放置方式相比，整体高度降低了2.5米左右。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的电子束偏转扫描装置及应用方法及应用方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种电子束偏转扫描装置，其特征在于，包括：
产生点状电子束的电子加速管；
对点状电子束进行扫描的一套二级电磁铁，其被配置为包括：相配合的磁极、磁轭和激磁线圈，以构成产生预定波形的偏转扫描磁场；
所述点状电子束经过二极磁铁时，被偏转扫描磁场偏转一个预定的角度，并以此预定角度为中心扫描展开形成带状电子束，通过引出窗进入大气中。
2.如权利要求1所述的电子束偏转扫描装置，其特征在于，所述磁轭上套有一组第一激磁线圈，以同时产生偏转及扫描磁场。
3.如权利要求1所述的电子束偏转扫描装置，其特征在于，所述磁轭上被配置为套有两组第二激磁线圈；
其中，一组第二激磁线圈被用于独立产生直流偏转磁场，另一组第二激磁线圈被用于独立产生扫描磁场，通过两个磁场的叠加合成形成相应的偏转及扫描磁场。
4.如权利要求1所述的电子束偏转扫描装置，其特征在于，所述二极磁铁产生的偏转扫描磁场，使电子束偏转一个预定的角度；
其中，所述预定角度的范围控制在0～145度。
5.如权利要求1所述的电子束偏转扫描装置，其特征在于，所述二极磁铁产生的扫描磁场，能使电子束以预定偏转角度为中心，左右扫描展开另一预定角度，且其角度范围控制在±15～25度的范围内。
6.如权利要求1所述的电子束偏转扫描装置，其特征在于，在所述二极磁铁之前，设置一个对点状电子束进行短方向展宽的横向展开磁铁，以对电子束在引出窗的短方向上进行小角度展宽，且其展开角度被配置在±1～5度的范围内。
7.一种应用如权利要求1-6任一项所述电子束偏转扫描装置的方法，其特征在于，包括：
通过二极磁铁将入射的点状电子束整体偏转预定角度，同时围绕其偏转方向，在另一预定的正负夹角范围内扫描散开成带状电子束。
8.如权利要求7所述的电子束偏转扫描装置应用方法，其特征在于，所述二极磁铁上磁轭在只配置一组第一激磁线圈时，偏转磁场和扫描磁场都由第一激磁线圈产生，其中的激磁电流被配置为在一个偏转用直流波形的基础上，叠加一个扫描展开用的锯齿波形；
其中，所述直流波形的幅值与电子束的偏转角度呈正比，所述锯齿波形幅值与电子束扫描展开的幅度呈正比。
9.如权利要求7所述的电子束偏转扫描装置，其特征在于，所述二极磁铁上磁轭被配置为具有两组第二激磁线圈时，包括：
一组第二激磁线圈用以独立产生直流偏转磁场，激磁电流被配置为直流波形，所述直流波形的幅值与电子束的偏转角度呈正比；
另一组第二激磁线圈用以独立产生扫描磁场，激磁电流被配置为锯齿波形，所述锯齿波形幅值与电子束扫描展开的幅度呈正比；
所述偏转扫描磁场由两个磁场叠加合成以得到。
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| CN113470849A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-01 | 中国原子能科学研究院 | 辐照装置及利用其进行杀菌处理的方法 |
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| CN113470848A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-01 | 中国原子能科学研究院 | 辐照系统及利用辐照系统杀菌的方法 |
| CN114464391A (zh) * | 2022-02-08 | 2022-05-10 | 苏州麦格尼特新技术有限公司 | 一种快脉冲二维扫描磁体 |
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- 2020-05-19 CN CN202010424817.7A patent/CN111479378A/zh active Pending
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