CN202077262U - 无损检测用驻波电子直线加速器装置 - Google Patents

无损检测用驻波电子直线加速器装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种无损检测用驻波电子直线加速器装置，包括控制系统、调制器、脉冲变压器、磁控管、电子枪、加速管和AFC稳频装置，控制系统与调制器连接，脉冲变压器与调制器连接，脉冲变压器又分别与磁控管和电子枪连接，磁控管输出的微波经一微波传输系统馈入加速管形成驻波加速电场，电子枪发射的电子经过驻波加速电场产生一X射线束，X射线束的能量≥12MeV，焦点直径为φ2～3mm，剂量率≥5500cGy/min.m，加速管的出X射线束侧连接一包含有均整块的均整器，其中，均整器安装在所述X射线束的主束方向，且均整块相对所述主束轴对称设置。本实用新型能用于大厚度工件的无损检测。

Description

无损检测用驻波电子直线加速器装置
技术领域
本实用新型涉及驻波电子直线加速器装置，具体地说，是涉及无损检测用驻波电子直线加速器装置。 
背景技术
利用X射线投射成像作为工业无损检测的一种重要手段被广泛应用，X射线透过被检工件使其在胶片上成像，根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。 
目前，常见的无损检测用电子直线加速器装置的结构大多如图1所示，控制系统1依次给出系统同步脉冲及出束命令；在得到出束命令后调制器2的高压脉冲输出模块输出高压脉冲；脉冲高压在经过脉冲变压器3后分为两路输出，一路送入磁控管4，一路送入电子枪8；磁控管4得到脉冲高压后输出脉冲形式的微波经微波传输系统6馈入加速管9形成驻波加速电场；电子枪8在得到脉冲高压后发射出脉冲电子；电子在加速管9的微波电场中加速后打靶，产生X射线束。在上述的电子直线加速器装置中，通过AFC稳频装置7来保证磁控管4的输出频率与加速管9的特征频率一致，从而保证加速器装置的长时间稳定工作，这种结构的电子直线加速器装置目前已有2、4、6和9MeV系列产品，在工业无损检测用场所广泛应用，但由于其所能检测工件的最大厚度有限(以钢为例，其能检测工件的最大厚度为380mm)，无法满足目前国家对重大装备的无损检测要求。 
并且，根据能量与均匀性关系表(见下表)，可以明显地看出，随着能量的增大，射线的均匀度逐渐降低，当加速器装置的能量在9MeV以下时，在胶片的有效范围内，射线的均匀性所引起的黑度误差基本满足ASME锅炉及压力容器规范及JB/T 4730承压设备无损检测的要求。但能量在9MeV以上，射线的均匀性所引起的黑度变化较大(见图4中的细曲线)，很难使整个胶片黑度值及黑度偏差满足评片标准要求，正因为如此，目前，若要将现有的2、4、 6和9MeV系列产品结构用于重大装备的无损检测，其拍片效率无法满足无损检测的要求。 
表一能量与均匀性关系表 
Figure BDA0000044245020000021
因此，实有必要开发出一种能用于大厚度工件无损检测的高能驻波电子直线加速器装置。 
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能用于大厚度工件无损检测的高能驻波电子直线加速器装置。 
为了实现上述目的，本实用新型提供的无损检测用驻波电子直线加速器装置，包括控制系统、调制器、脉冲变压器、磁控管、电子枪、加速管和AFC稳频装置，所述控制系统与所述调制器连接，所述脉冲变压器与所述调制器连接，所述脉冲变压器又分别与所述磁控管和所述电子枪连接，所述磁控管输出的微波经一微波传输系统馈入所述加速管形成驻波加速电场，所述电子枪发射的电子经过所述驻波加速电场产生一X射线束，所述X射线束的能量≥12MeV，焦点直径为φ2～3mm，剂量率≥5500cGy/min.m，所述加速管的出X射线束侧连接一包含有均整块的均整器，其中，所述均整器安装在所述X射线束的主束方向，且所述均整块相对所述主束轴对称设置。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述磁控管的工作频率范围为2998-3002MHz，功率为3.1MW以上。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述磁控管所用磁铁的磁场强度最大为165毫特斯拉。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述加速管通过一限束器与所述均整器连接。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述限束器具有锥孔、所述锥孔的锥角为22°。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述均整器设置在所述锥孔的中间。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述均整器的远离所述限束器一侧设置有一激光定位指示装置，所述激光定位指示装置的中心与所述X射线束的中心重合。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述激光定位指示装置为氦氖激光器或半导体激光器。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述激光定位指示装置的激光源为点光源反射式或十字交互垂直双线光源直射式。 
上述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其中，所述脉冲变压器、磁控管、微波传输系统、电子枪和加速管设置在一机箱内，所述AFC稳频装置设置在所述机箱外。 
本实用新型的有益功效在于，通过在加速管的出X射线束侧连接均整器，且均整器包含有相对X射线束的主束轴对称设置的均整块，通过这样的均整器对加速管发出的能量≥12MeV，焦点直径为φ2～3mm，剂量率≥5500cGy/min.m的X射线束进行衰减，能将剂量率控制80％左右，胶片的黑度变化平缓，使得能量≥12MeV的高能驻波电子直线加速器装置能满足无损检测要求。 
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。 
附图说明
图1现有技术的无损检测用驻波电子直线加速器装置的组成框图； 
图2为本实用新型的无损检测用驻波电子直线加速器装置的组成框图； 
图3为本实用新型中的均整块截面图； 
图4为采用本实用新型的无损检测用驻波电子直线加速器装置所得胶片的剂量率百分比与相对主束角度的关系图。 
其中，附图标记 
1——控制系统 
2——调制器 
3——脉冲变压器 
4——磁控管 
41——磁铁 
6——微波传输系统 
7——AFC稳频装置 
8——电子枪 
9——加速管 
10——限束器 
11——均整器 
111——均整块 
12——激光指示定位装置 
20——机箱 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。 
参阅图2本实用新型的无损检测用驻波电子直线加速器装置的组成框图，如图所示，本实用新型的无损检测用驻波电子直线加速器装置，包括控制系统1、调制器2、脉冲变压器3、磁控管4、AFC稳频装置7、电子枪8、加速管9、限束器10、均整器11和激光定位装置12，较佳地，电子枪8和加速管9采用一体结构。其中，控制系统1依次给出系统同步脉冲及出束命令；在得到出束命令后调制器2的高压脉冲输出模块输出高压脉冲；脉冲高压在经过脉冲变压器3后分为两路输出，一路送入磁控管4，一路送入电子枪8；磁控管4得到脉冲高压后输出脉冲形式的微波经微波传输系统6馈入加速管9形成驻波加速电场；电子枪8在得到脉冲高压后发射出脉冲电子；电子在加速管9的微波电场中加速后打靶，产生X射线束，在电子直线加速器装置中，通过AFC稳频装置7来保证磁控管4的输出频率与加速管9的特征频率一致。以下就对 本实用新型区别于现有技术的结构进行详细介绍。 
加速管9采用12MeV的加速管，即，加速管9产生的X射线束的能量≥12MeV，焦点直径为φ2～3mm，剂量率≥5500cGy/min.m，需要说明的是，加速管产生的X射线束的特点与加速管的管长、微波源的功率等参数有关，这是本领域的公知常识，在此就不多做赘述。在本实用新型中，为了避免加速管9产生的X射线的均匀性所引起的黑度误差导致无法满足ASME锅炉及压力容器规范及JB/T 4730承压设备无损检测的要求问题，加速管9的出X射线束侧连接均整器11，均整器11包含有均整块111，均整块111的截面如图3所示，即，均整块111为轴对称件，且在将均整器11安装在X射线束的主束方向时，均整块111的中心轴A1与X射线束的中心重合，使均整块相对X射线束轴对称设置。 
参阅图3可知，采用了均整器后的驻波电子直线加速器装置所得的胶片，通过均整器对X射线束进行衰减，能将剂量率控制80％左右，使黑度变化平缓(见图4中的粗黑曲线，均整器作用范围为平顶部分)，从而整个胶片黑度值及黑度偏差能满足评片标准要求。 
作为本实用新型较佳地实施例，加速管9通过限束器10与均整器11连接，且均整器11的远离限束器10一侧设置激光定位指示装置12，激光定位指示装置12的中心也与X射线束的中心重合。进一步地，限束器10具有锥孔，锥孔的锥角为15～30°，最佳为22°，均整器11设置在锥孔的中间。激光定位指示装置12可以为氦氖激光器，也可以为半导体激光器。激光定位指示装置12的激光源为点光源反射式或十字交互垂直双线光源直射式，光源颜色可为红、绿、橙、蓝等色，以能清晰指示射线束中心在被检测工件上的位置。 
微波功率源采用磁控管4，磁控管4的工作频率范围为2998-3002MHz，功率为3.1MW以上，且磁控管4所用磁铁41的磁场强度最大为165毫特斯拉。 
另外，相对现有技术中的将除控制系统1和调制器2外的所有部件设置机箱内的结构，本实用新型将脉冲变压器3、磁控管4、微波传输系统6、电子枪8、加速管9、限束器10、均整器11和激光定位装置12设置在机箱20内，而将AFC稳频装置7设置在机箱20外。这样，在不停机、不进入检测室就可以调整好入射波、反射波的幅度和相位，满足控制系统对AFC取样信号的要 求，使操作人员能脱离射线环境进行操作。 
采用本实用新型的驻波电子直线加速器装置，能检测最大厚度为420mm的大厚度钢件。 
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。 

Claims (10)

1.一种无损检测用驻波电子直线加速器装置，包括控制系统、调制器、脉冲变压器、磁控管、电子枪、加速管和AFC稳频装置，所述控制系统与所述调制器连接，所述脉冲变压器与所述调制器连接，所述脉冲变压器又分别与所述磁控管和所述电子枪连接，所述磁控管输出的微波经一微波传输系统馈入所述加速管形成驻波加速电场，所述电子枪发射的电子经过所述驻波加速电场产生一X射线束，其特征在于，所述X射线束的能量≥12MeV，焦点直径为φ2～3mm，剂量率≥5500cGy/min.m，所述加速管的出X射线束侧连接一包含有均整块的均整器，其中，所述均整器安装在所述X射线束的主束方向，且所述均整块相对所述主束轴对称设置。
2.根据权利要求1所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述磁控管的工作频率范围为2998-3002MHz，功率为3.1MW以上。
3.根据权利要求2所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述磁控管所用磁铁的磁场强度最大为165毫特斯拉。
4.根据权利要求1、2或3所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述加速管通过一限束器与所述均整器连接。
5.根据权利要求4所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述限束器具有锥孔、所述锥孔的锥角为22°。
6.根据权利要求5所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述均整器设置在所述锥孔的中间。
7.根据权利要求4所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述均整器的远离所述限束器一侧设置有一激光定位指示装置，所述激光定位指示装置的中心与所述X射线束的中心重合。
8.根据权利要求7所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述激光定位指示装置为氦氖激光器或半导体激光器。
9.根据权利要求8所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述激光定位指示装置的激光源为点光源反射式或十字交互垂直双线光源直射式。
10.根据权利要求1所述的无损检测用驻波电子直线加速器装置，其特征在于，所述脉冲变压器、磁控管、微波传输系统、电子枪和加速管设置在一机箱内，所述AFC稳频装置设置在所述机箱外。
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