CN113409981B - 一种用于电子束辐照加工的多面辐照方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电子束辐照加工的多面辐照方法及系统，方法包括：根据辐照要求，将电子加速器引出的束流进行分束偏转；分束偏转后的束流通过各束流传输系统完成束流偏转传输，以使将束流引到辐照物体不同的方向，同时对辐照物体多面进行辐照加工。本发明在原有辐照方法的基础上做了改进，通过束流分束及偏转的方法实现对辐照物体不同方向的同时辐照，从而在满足束流辐照加工条件的前提下提高了工作效率，将原来的多台加速器辐照工作改为一台加速器多方向辐照，大大降低了辐照加工成本，同时通过束流分束的设置，保障了辐照加工的均匀性。

Description

一种用于电子束辐照加工的多面辐照方法及系统

技术领域

本发明涉及一种用于电子束辐照加工的多面辐照方法及系统，涉及电子束辐照技术领域。

背景技术

电子束辐照技术是利用电子加速器产生的电子束照射作用对象，使之发生常规方法难以引发的物理、化学及生物学反应，从而使产品的品质或性能得以改善或保持的过程。近年来，电子束辐照技术快速发展，其主要优点是无需辐射源，电子束的产生和消逝可通过电子加速器的开关控制，能量利用率高且造价较低，因此该技术应用范围已渗透到生活生产的诸多领域，主要包括辐射化工(电线电缆辐照交联、热塑材料和橡胶产品的预硫化处理、涂料固化等)，消毒杀菌(农产品和食品的辐射杀菌、医疗用品消毒处理等)，环保技术(垃圾处理、污水处理、烟气脱硫脱硝等)以及辐照诱变育种。

如图1所示，电子束辐照技术主要过程是通过电子加速器1引出带有一定能量的电子束流对辐照物体2表面进行辐照加工。该技术最大不足之处在于每次只能对一个面进行辐照加工，导致辐照加工效率大大降低。目前最常用的方法是增加多台加速器同时工作，但是该方法在提高工作效率的同时又大幅增加了工作成本。

如何有效提高工作效率成了拓展该技术应用范围的一大难点。另一方面，由于辐照物体规格形状不同，因此导致不同方向的辐照剂量不均匀，影响辐照加工效果。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高电子束辐照加工效率且节约工作成本的电子束辐照加工的多面辐照方法。

本发明的另一目的是提供一种电子束辐照加工的多面辐照系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供的用于电子束辐照加工的多面辐照方法，包括：

根据辐照要求，将电子加速器引出的束流进行分束偏转；

分束偏转后的束流通过各束流传输系统完成束流偏转传输，以使将束流引到辐照物体不同的方向，同时对辐照物体多面进行辐照加工。

所述的多面辐照方法，进一步地，束流偏转采用分束偏转磁铁，分束偏转磁铁被配置为通过建立与束流传输方向垂直的均匀磁场，通过改变分束偏转磁铁电流方向使束流偏转到不同的方向，以达到束流分束的目的。

所述的多面辐照方法，进一步地，分束偏转磁铁的电流方向随时间改变，不同方向的电流产生不同方向的磁场，从而使束流发生不同方向的偏转。

所述的多面辐照方法，进一步地，每一束流传输系统均设置有若干偏转磁铁以完成设定方向的束流传输。

所述的多面辐照方法，进一步地，当所述辐照物体需要进行三面加工的过程包括：

经电子加速器直射的原始束流直接照射辐照物体的第一面，完成第一面的辐照加工；

第一束流传输系统包括第一偏转磁铁和第二偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第一偏转磁铁和第二偏转磁铁将束流传输到辐照物体的第二面，完成第二面的辐照加工；

第二束流传输系统包括第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁将束流传输到辐照物体的第三面，完成第三面的辐照加工。

所述的多面辐照方法，进一步地，分束偏转磁铁的电流设置过程包括：

设定t1时间内电流为负，束流经分束偏转磁铁后向上偏转，传输到第一个辐照面；

设定t2时间内电流为0，分束偏转磁铁无磁场，束流从电子加速器直射到物体第二个辐照面；

设定t3时间内束流为正，束流经分束偏转磁铁后向下偏转，并传输到第三个辐照面；

依此重复改变电流，实现束流对辐照物体的多方向辐照。

第二方面，本发明还提供一种用于电子束辐照加工的多面辐照装置，该装置包括束流偏转系统和至少两个束流偏转系统；

束流偏转系统，被配置为将电子加速器的引出的束流进行分束偏转；

束流偏转系统，被配置为将分束偏转后的束流完成束流偏转传输，将束流引到辐照物体不同的方向，同时对辐照物体多面进行辐照加工。

所述的用于电子束辐照加工的多面辐照装置，进一步地，所述束流分束系统采用分束偏转磁铁。

所述的用于电子束辐照加工的多面辐照装置，进一步地，每一束流传输系统均设置有若干偏转磁铁以完成设定方向的束流传输。

所述的用于电子束辐照加工的多面辐照装置，进一步地，束流偏转系统包括第一束流传输系统和第二束流传输系统；

第一束流传输系统包括第一偏转磁铁和第二偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第一偏转磁铁和第二偏转磁铁将束流传输到辐照物体的辐照面，完成辐照加工；

第二束流传输系统包括第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁，经偏转磁铁偏转的束流通过第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁将束流传输到辐照物体，完成辐照加工。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明在原有辐照方法的基础上做了改进，通过束流分束及偏转的方法实现对辐照物体不同方向的同时辐照，从而在满足束流辐照加工条件的前提下提高了工作效率，将原来的多台加速器辐照工作改为一台加速器多方向辐照，大大降低了辐照加工成本，同时通过束流分束的设置，保障了辐照加工的均匀性。本发明可以广泛应用于电子束辐照加工中。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术常规电子束辐照示意图；

图2为本发明实施例的电子束多方向辐照示意图；

图3为本发明实施例的分束偏转磁铁电流变化曲线。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。

为了提高电子束辐照加工技术的工作效率，节约加工成本，本发明在原有方法的基础上提出采用束流分束的方法实现多个方向的同时辐照加工，主要过程是通过偏转磁铁将电子加速器引出的电子束流引到不同的方向，并通过合适的偏转磁铁进行束流传输，使束流能够同时传输到辐照物体的不同方向，从而实现辐照物体的多个面同时进行辐照加工。同时对于形状不规则的辐照物体，根据不同面的辐照剂量要求，通过合理的偏转磁铁设置实现束流时间和分束频率的调节，保障物体辐照的均匀性。

实施例1

如图2所示，本实施例提供的用于电子束辐照加工的多面辐照方法，通过束流偏转将束流引到多个辐照物体的不同方向，同时对辐照物体多面进行辐照加工，具体过程包括：

根据辐照要求，将电子加速器1引出的束流进行分束偏转；

分束偏转的束流通过各束流传输系统完成束流偏转传输，将束流引到辐照物体2不同的方向，完成对辐照物体2多面的辐照加工。

本发明的一些优选实施例中，束流偏转可以采用分束偏转磁铁3，分束偏转磁铁3作为主要部件通过建立与束流传输方向垂直的均匀磁场，通过改变分束偏转磁铁3电流的方向使束流能够偏转到不同的方向，以达到束流分束的目的。本实施例的分束偏转磁铁3的工作原理与现有的偏转磁铁类似，电流通过线圈后形成与束流传输方向垂直的均匀磁场，束流在磁场的作用下方向发生偏转。

一些实现中，分束偏转磁铁3主要包括不同方向束流的引出、传输以及束流时间及频率的设置，具体过程包括：

首先，束流通过分束偏转磁铁3分束之后，经过束流传输系统4，使不同方向的束流达到辐照物体2的不同方向，以此提高辐照加工的效率。

其次，由于被辐照物体2的不规则，不同方向辐照剂量不同等因素，需要根据辐照物体2的尺寸，形状以及材料等来计算不同方向的辐照加工对束流的参数要求，基于此对分束偏转和传输系统进行合理设计，以保障物体辐照的均匀性。

又一些实现中，本实施例的分束偏转磁铁3的电流方向是随时间改变的，不同方向的电流产生不同方向的磁场，从而使束流发生不同方向的偏转，来达到束流分束的目的。为了满足物体不同方向的同时辐照，磁铁电流的变化时间要和辐照物体移动速度相匹配，避免辐照的不均匀。

分束偏转磁铁3的电流随时间变化曲线如图3所示，t1时间内电流为负，束流经分束偏转磁铁后向上偏转，传输到第一个辐照面；

t2时间内电流为0，分束偏转磁铁3无磁场，束流从电子加速器1直射到辐照物体2第二个辐照面；

t3时间内束流为正，束流经分束偏转磁铁3后向下偏转，并传输到第三个辐照面。

依此重复改变电流，实现束流对辐照物体2的多方向辐照。

在实际的辐照加工应用中，若是物体不同面的辐照剂量要求不同，便可以改变t1,t2,t3的大小，从而调节传输到不同辐照面的束流时间，实现调节辐照剂量的作用。另一方面，为了实现每个面的辐照均匀性，可以根据束流辐照宽度以及辐照物体的移动速度来改变电流变化的重复频率，保证辐照面每个位置的束流辐照均匀性。使用时，需要根据辐照物体的规格尺寸以及设计的辐照剂量，对分束的束流进行调试，通过设置不同的束流时间来匹配辐照剂量，通过设置束流分束频率来保证每个面的辐照加工的均匀性。

本发明的一些优选实施例中，根据电子束辐照加工的多面辐照要求，每一束流传输系统4均可以设置有若干偏转磁铁完成束流传输，将束流引到辐照物体2不同的方向，对辐照物体2进行多面辐照加工。其中，此系统中的偏转磁铁主要作用是改变束流方向，将束流传输到物体辐照面。如图2所示，束流经分束偏转磁铁3后，根据辐照的方向不同，其束流传输路线也不相同，因此需要根据实际应用，设计合理的偏转磁铁，完成束流传输，在此不做限定，可以根据辐照面加工的不同进行设置。

实施例2

由于本实施例的电子束辐照加工的多面辐照装置相似于方法实施例，所以本实施例描述过程比较简单，相关之处可以参见实施例1的部分说明即可，本实施例的用于电子束辐照加工的多面辐照装置仅仅是示意性的。

本实施例提供的用于电子束辐照加工的多面辐照装置，包括束流偏转系统和至少两个束流偏转系统；

束流偏转系统，被配置为将电子加速器1的引出的束流进行分束偏转；

束流偏转系统，被配置为将分束偏转后的束流完成束流偏转传输，将束流引到辐照物体不同的方向，同时对辐照物体多面进行辐照加工。

本发明的一些优选实施例中，如图2所示，本实施例的辐照物体2需要进行三面加工(以此为例，不限于此)，因此本实施例的束流传输系统设置为两个：

经电子加速器1直射的原始束流直接照射辐照物体的第一面，完成第一面的辐照加工。

第一个束流传输系统包括第一偏转磁铁41和第二偏转磁铁42，经偏转磁铁3偏转的束流通过第一偏转磁铁41和第二偏转磁铁42将束流传输到辐照物体2的第二面，完成第二面的辐照加工。

第二个束流传输系统包括第三偏转磁铁43、第四偏转磁铁44和第五偏转磁铁45，经偏转磁铁3偏转的束流通过第三偏转磁铁43、第四偏转磁铁44和第五偏转磁铁45将束流传输到辐照物体的第三面，完成第三面的辐照加工。

综上，通过本发明设置的束流偏转系统和束流传输系统可以使得经电子加速器1引出的束流照射辐照物体的多个面，使束流能够对辐照物体的多个面同时进行辐照加工。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种用于电子束辐照加工的多面辐照方法，其特征在于包括：

根据辐照要求，将电子加速器引出的束流进行分束偏转；

分束偏转后的束流通过各束流传输系统完成束流偏转传输，以使将束流引到辐照物体不同的方向，同时对辐照物体多面进行辐照加工；

当所述辐照物体需要进行三面加工的过程包括：

经电子加速器直射的原始束流直接照射辐照物体的第一面，完成第一面的辐照加工；

第一束流传输系统包括第一偏转磁铁和第二偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第一偏转磁铁和第二偏转磁铁将束流传输到辐照物体的第二面，完成第二面的辐照加工；

第二束流传输系统包括第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁将束流传输到辐照物体的第三面，完成第三面的辐照加工；

磁铁电流的变化时间要和辐照物体移动速度相匹配，分束偏转磁铁的电流设置过程包括：

设定t1时间内电流为负，束流经分束偏转磁铁后向上偏转，传输到第一个辐照面；

设定t2时间内电流为0，分束偏转磁铁无磁场，束流从电子加速器直射到物体第二个辐照面；

设定t3时间内束流为正，束流经分束偏转磁铁后向下偏转，并传输到第三个辐照面；

依此重复改变电流，实现束流对辐照物体的多方向辐照。

2.根据权利要求1所述的多面辐照方法，其特征在于，束流偏转采用分束偏转磁铁，分束偏转磁铁被配置为通过建立与束流传输方向垂直的均匀磁场，通过改变分束偏转磁铁电流方向使束流偏转到不同的方向，以达到束流分束的目的。

3.根据权利要求2所述的多面辐照方法，其特征在于，分束偏转磁铁的电流方向随时间改变，不同方向的电流产生不同方向的磁场，从而使束流发生不同方向的偏转。

4.根据权利要求1所述的多面辐照方法，其特征在于，每一束流传输系统均设置有若干偏转磁铁以完成设定方向的束流传输。

5.一种用于电子束辐照加工的多面辐照装置，其特征在于，该装置包括束流分束系统和至少两个束流偏转系统；

束流分束系统，被配置为将电子加速器的引出的束流进行分束偏转；

束流偏转系统，被配置为将分束偏转后的束流完成束流偏转传输，将束流引到辐照物体不同的方向，同时对辐照物体多面进行辐照加工，当所述辐照物体需要进行三面加工的过程包括：

经电子加速器直射的原始束流直接照射辐照物体的第一面，完成第一面的辐照加工；

第一束流传输系统包括第一偏转磁铁和第二偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第一偏转磁铁和第二偏转磁铁将束流传输到辐照物体的第二面，完成第二面的辐照加工；

第二束流传输系统包括第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁将束流传输到辐照物体的第三面，完成第三面的辐照加工；

磁铁电流的变化时间要和辐照物体移动速度相匹配，分束偏转磁铁的电流设置过程包括：

设定t1时间内电流为负，束流经分束偏转磁铁后向上偏转，传输到第一个辐照面；

设定t2时间内电流为0，分束偏转磁铁无磁场，束流从电子加速器直射到物体第二个辐照面；

设定t3时间内束流为正，束流经分束偏转磁铁后向下偏转，并传输到第三个辐照面；

依此重复改变电流，实现束流对辐照物体的多方向辐照。

6.根据权利要求5所述的用于电子束辐照加工的多面辐照装置，其特征在于，所述束流分束系统采用分束偏转磁铁。

7.根据权利要求5所述的用于电子束辐照加工的多面辐照装置，其特征在于，每一束流偏转系统均设置有若干偏转磁铁以完成设定方向的束流传输。

8.根据权利要求7所述的用于电子束辐照加工的多面辐照装置，其特征在于，束流偏转系统包括第一束流传输系统和第二束流传输系统；

第一束流传输系统包括第一偏转磁铁和第二偏转磁铁，经分束偏转磁铁偏转的束流通过第一偏转磁铁和第二偏转磁铁将束流传输到辐照物体的辐照面，完成辐照加工；

第二束流传输系统包括第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁，经偏转磁铁偏转的束流通过第三偏转磁铁、第四偏转磁铁和第五偏转磁铁将束流传输到辐照物体，完成辐照加工。

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