CN218998349U - 一种整体密封式电子帘加速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子帘加速器，特别是整体密封的电子帘加速器，本实用新型的整体密封式电子帘加速器，包括：整体密封的真空腔体和安装于所述真空腔体内部的阴栅组件，其中，所述真空腔体包括圆筒腔体、电子束窗组件、端头封板组件、端头法兰组件、高压连接器组件，所述圆筒腔体、所述电子束窗组件、所述端头封板组件、所述端头法兰组件、所述高压连接器组件通过焊接连接形成整体密封的真空结构。本实用新型的整体密封的电子帘加速器通过温度范围250℃至600℃的高温烘烤排气可达到10^‑7Pa级别的高真空状态。

Description

一种整体密封式电子帘加速器

技术领域

本实用新型涉及电子加速器领域，更具体地涉及一种整体密封的电子帘加速器。

背景技术

电子加速器在辐照加工领域应用极为广泛，包括材料改性、辐照交联、辐照灭菌、辐照固化、辐照降解、辐照消毒、辐照保鲜、辐照育种等，其中大部分是直接使用电子束进行辐照加工。电子帘加速器是其主要类型之一，产生的电子束能量较低，通常为150kV至300kV，但是效率高、功率大、体积小，是辐照固化、辐照消毒、辐照灭菌等应用的主要设备。用于辐照加工的电子加速器通常包括电子束的产生、电子束的加速、电子束的引出、以及真空环境的获取四个部分。电子帘加速器是电子加速器中高压型加速器的一种，其主体是一个不锈钢圆筒型真空加速腔，阴极组件放置于真空加速腔内的圆心位置，阴极组件在沿轴线的一定长度范围内产生电子发射，形成雨帘状，因此称为电子帘加速器。

电子帘加速器中电子束的产生主要通过阴极产生自由电子，常见的是灯丝加热的方式产生，为了使自由电子形成定向运动，通常还包括栅极，阴极和栅极统称阴栅组件，处于电子帘加速器的内部中心位置。电子帘加速器使用高压电场对电子束进行加速，使其获得能量，为了实施便利，通常以外壳为地点位，对阴栅组件施加负的高压，从而在阴栅组件与外壳之间形成高压电场，这就需要一种将高压从外部穿过外壳引到内部阴栅组件的装置，通常称为高压连接器。高能量的电子束用于辐照加工，就还需要让其穿过外壳进入到大气环境中，能让电子束顺利通过的是一种以厚度非常小的钛膜为主的电子束引出装置。电子束的产生和加速需要在真空环境中进行，才能避免阴极烧断、高压打火以及电子在加速过程中不会与气体分子碰撞而损失掉，因此电子帘加速器还需要构成一个密封的真空腔体，通常真空度越高，电子帘加速器的工作才能越稳定。其中高压的馈入、电子束的引出和高真空密封是最主要的技术难点。

现有技术上，高压馈入方面，为了实现与国际通用的高压电缆插头连接同时又满足真空封装要求，高压连接器的结构非常复杂，如公开号为CN104735896A的中国专利公开了，高压连接器包含复杂的油箱结构，外部高压电源先通过常规线缆连接到油箱，油箱与真空腔密封隔离，同时需要与腔体高压绝缘的同时通过引线端子将高压从油箱引入真空腔，结构复杂、体积大。现有技术上，电子束的引出方面，为了实现厚度10-50um的钛膜与加速器腔体的真空密封，通常采用复杂的法兰与弹性材料的机械压力密封结构，如公开号为CN110337172A的中国专利公开了钛窗组件，公开号为CN214279901U、CN215299173U的中国专利公开了引出窗等，通常需要上下两个厚实的法兰，法兰上布置密封槽和一圈紧固螺栓，体积大、重量重，且机械压接密封的真空密封效果差，不利于电子帘加速器的大功率长时间稳定工作。现有技术上，真空密封方面，电子帘加速器为了实现灯丝组件的装配、灯丝电源及高压的引入、电子束的引出等功能，加速器真空腔体上设置了众多开口，结构复杂，实现真空密封的密封面众多，且不同的位置分别通过橡胶圈、橡胶垫、铜圈等不同弹性材料的机械压力密封，很难实现超过真空所需的密封效果。现有技术上，真空实现方面，电子帘加速器由于结构复杂，体积大，且众多密封面的密封方式复杂，如钛窗等位置采用了橡胶圈等有机弹性材料密封，不适合250度以上的高温烘烤排气，电子帘加速器只能通过包含机械泵和分子泵的真空机组长时间抽气来达到并维持高真空状态，属於开放式的真空方案，如公开号为CN215299173U的中国专利公开了真空泵，加速器真空腔体通过真空管道、法兰连接外置的真空泵，系统使用时辅助设备成本高，且维护复杂，使用便利性差。

为此，需要一种创新的技术，更好地解决电子帘加速器在高压馈入、电子束引出和真空密封与超高真空实现的技术难题，实现真空密封泄露率低、长时间可靠性高、适合高温烘烤实现超高真空状态，且体积小、重量轻、易于维护和使用的新型一体密封式电子帘加速器。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种更好地解决电子帘加速器在高压馈入、电子束引出和真空密封与超高真空实现方面难题的创新技术方案，进一步提供一种真空密封泄露率低、长时间可靠性高、适合高温烘烤实现超高真空状态，且体积小、重量轻、易于维护和使用的新型一体密封式电子帘加速器。

本实用新型的提供一种真空密封泄露率低、长时间可靠性高、适合高温烘烤实现超高真空状态，且体积小、重量轻、易于维护和使用的整体密封式电子帘加速器。

本实用新型的整体密封式电子帘加速器包括：整体密封的真空腔体和安装于所述真空腔体内部的阴栅组件，其中，所述真空腔体包括圆筒腔体、电子束窗组件、端头封板组件、端头法兰组件、高压连接器组件，所述圆筒腔体、所述电子束窗组件、所述端头封板组件、所述端头法兰组件、所述高压连接器组件通过焊接连接形成真空结构，所述真空结构的内部为整体密封的所述真空腔体。

在一个实施方式中，所述圆筒腔体的侧面具有与轴线平行的第一开口，所述圆筒腔体的两端分别具有第二开口和第三开口；所述电子束窗组件通过第一焊接位置与所述圆筒腔体的第一开口以焊接方式相连接，且与所述圆筒腔体形成真空密封连接；所述端头封板组件通过第二焊接位置与所述圆筒腔体的第二开口以焊接方式相连接，且与所述圆筒腔体形成真空密封连接；所述端头法兰组件的外沿通过第三焊接位置与所述圆筒腔体的第三开口以焊接方式相连接，且与所述圆筒腔体形成真空密封连接；所述端头法兰组件的中部具有安装孔，所述高压连接器组件的一端通过第四焊接位置与所述端头法兰组件的安装孔以焊接方式相连接，且与所述端头法兰组件形成真空密封连接，所述圆筒腔体的材质为铜、铝、铁、不锈钢中的一种。

在一个实施方式中，所述电子束窗组件包括电子束窗框架和钛膜，所述电子束窗框架和所述钛膜通过焊接连接形成真空密封组件，所述电子束窗框架的材质为不锈钢，所述钛膜的材质为钛，所述钛膜的厚度10um至50um。电子束窗组件通过第一焊接位置与圆筒腔体的第一开口以焊接的方式相连接，封住圆筒腔体侧面的第一开口，且形成真空密封连接。

在一个实施方式中，所述端头封板组件位于圆筒腔体的一端，封住圆筒腔体的第二开口，与所述圆筒腔体实现真空密封连接。所述端头封板组件采用金属材质铜、铝、铁、不锈钢中的一种。

在一个实施方式中，所述高压连接器组件包括：陶瓷绝缘体、焊接在所述陶瓷绝缘体一端的第一金属焊接环、焊接在所述陶瓷绝缘体另一端的第二金属焊接环、安装于所述第二金属焊接环上的第一引线端子、第二引线端子和第三引线端子，以及分别将所述三个引线端子与所述第二金属焊接环进行电绝缘的小陶瓷绝缘体；所述高压连接器组件的组成部件通过焊接连接形成真空密封组件。

在一个实施方式中，所述端头法兰组件材质采用金属材质铜、铝、铁、不锈钢中的一种，所述端头法兰组件的中部开有安装孔，所述安装孔外围设置有一圈螺栓孔，所述螺栓孔为带螺纹的盲孔。所述端头法兰组件通过第三焊接位置与所述真空腔体的第三开口通过焊接实现真空密封，封住所述圆筒腔体的第三开口而实现真空密封连接。所述端头法兰组件中部的安装孔与所述高压连接器组件的第一金属焊接环焊接连接而实现真空密封连接。所述螺栓孔用于外部高压电缆的安装连接。

在一个实施方式中，所述端头封板组件和(或)端头法兰组件也可以与所述圆筒腔体一体加工形成，同样可实现本实用新型所述的真空腔体的真空密封和烘烤排气的工作效果。

在一个实施方式中，所述高压连接器组件还包括设置于所述陶瓷绝缘体上的圆锥形安装面。所述端头法兰组件上设置有螺纹孔，通过螺栓和螺纹孔的连接，使高压电缆头的锥面与圆锥形安装面紧密贴合，实现耐压。

在一个实施方式中，还包括排气管，所述排气管包括焊接过渡件和法兰盘。所述焊接过渡件位于所述排气管与所述真空腔体连接的端头，所述焊接过渡件为不锈钢材质，所述焊接过渡件通过焊接方式将所述排气管和所述真空腔体焊接连接以实现真空密封；所述法兰盘中间有与所述排气管内孔相连的通孔，可以与真空管道连接，对真空腔体进行排气；所述排气管位于所述真空腔体上，所述排气管通过第五焊接位置与所述真空腔体焊接连接以实现真空密封。

在一个实施方式中，还包括排气管，所述排气管包括焊接过渡件和法兰盘。所述焊接过渡件位于所述排气管与所述端头封板组件连接的端头，所述焊接过渡件为不锈钢材质，所述焊接过渡件通过焊接方式将所述排气管和所述端头封板组件焊接连接以实现真空密封；所述法兰盘中间有与所述排气管内孔相连的通孔，可以与真空管道连接，对真空腔体进行排气；所述排气管位于所述真空腔体的端头封板组件上，所述排气管通过第五焊接位置与所述端头封板组件焊接连接以实现真空密封。

在一个实施方式中，还包括离子泵，所述离子泵设置在所述真空腔体上，所述离子泵通过第六焊接位置与所述真空腔体焊接连接以实现真空密封。

在一个实施方式中，还包括离子泵，所述离子泵设置在所述真空腔体的端头封板组件上，所述离子泵通过第六焊接位置与所述端头封板组件焊接连接以实现真空密封。

在一个实施方式中，所述端头法兰组件包括第一法兰、第二法兰、密封铜圈和螺栓，所述第一法兰和所述第二法兰相对设置，所述第一法兰和所述第二法兰的中部均开有安装孔以用于安装高压接头组件，所述高压接头组件的第一金属焊接环与位于第二法兰安装孔边缘的第四焊接位置进行焊接实现真空密封连接；所述第一法兰和所述第二法兰上均设置有相对的金属密封刀口以用于压紧所述密封铜圈，所述第一法兰和所述第二法兰均具有非金属密封刀口侧，所述第一法兰的非金属密封刀口侧通过第三焊接位置与所述圆筒腔体焊接实现真空密封连接；所述第二法兰的非金属密封刀口侧设置有螺纹孔以用于高压电缆的安装连接。

在一个实施方式中，所述真空腔体内部的阴栅组件，包括灯丝阴极、栅极、支撑和电子反射结构。所述阴栅组件通过支撑和电子发射结构固定于高压连接器组件上，灯丝阴极的两端、栅极分别与高压连接器组件的三个引线端子实现电气连接。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的剖面示意图。

图2是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器中的电子束窗组件的剖面示意图。

图3是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的高压连接器组件的剖面示意图及高压电缆插头的示意图。

图4是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的端头法兰组件和高压连接器组件的剖面示意图。

图5是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的端头封板组件示意图。

图6是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的端头法兰组件剖面示意图及高压连接器和阴栅组件示意图。

图7是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的整体结构示意图。

附图标记为：1：圆筒腔体；2：电子束窗组件；3：端头封板组件；4：端头法兰组件；5：高压连接器组件；6：阴栅组件；7：排气管；8：离子泵；9：阴栅支撑结构；100：真空腔体；11：第一焊接位置；12：第二焊接位置；13：第三焊接位置；14：第四焊接位置；15：第五焊接位置；16：第六焊接位置；21：电子束窗框架；22：钛膜；23：钛膜支撑件；24：安装结构；31：第一真空抽孔；32：第二真空抽孔；40：螺栓孔；41：第一法兰；411：安装孔；412：金属密封刀口；413：螺栓孔；42：第二法兰；421：安装孔；422：金属密封刀口；423：螺栓孔；43：密封铜圈；44：螺栓；51：陶瓷绝缘体；52：第一金属焊接环；53：第二金属焊接环；54：小陶瓷绝缘体；55：第一引线端子；56：第二引线端子；57：第三引线端子；58：圆锥形安装面；61：灯丝阴极；62：栅极；63：支撑和电子反射结构；71：焊接过渡件；72：无氧铜管；73：金属法兰；a：锥角；L：陶瓷绝缘体长度；E：电子束流。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本实用新型的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，本实用新型不限于所描述的优选实施例，本实用新型的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本实用新型，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本实用新型的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本实用新型的各个方面的系统和方法的示例。

下面，参照图1至图3描述根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器。图1是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的剖面示意图。图2是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的电子束窗组件剖面示意图；图3是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的高压连接器组件剖面示意图。

如图1所示，根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器，包括整体密封真空腔体100和安装于真空腔体100内部中间位置的阴栅组件6。真空腔体100由圆筒腔体1、电子束窗组件2、端头封板组件3、端头法兰组件4、高压连接器组件5通过焊接的方式构成一体真空密封结构。圆筒腔体1为圆筒状结构，两端有开口，且圆筒侧面有一个与轴线平行的开口。电子束窗组件2是一个多部件焊接在一起的真空密封件，电子束窗组件2通过第一焊接位置11与圆筒腔体1的圆柱侧面开口以焊接的方式相连接，且与圆筒腔体1形成真空密封连接。端头封板组件3通过第二焊接位置12与圆筒腔体1的一个端部开口以焊接的方式相连接，且与圆筒腔体1形成真空密封连接。端头法兰组件4中部具有开口，端头法兰组件4外沿通过第三焊接位置13与圆筒腔体1的另一个端部开口以焊接的方式相连接，且与圆筒腔体1形成真空密封连接。高压连接器组件5是一个多部件焊接在一起的真空密封件，高压连接器组件5的一端通过第四焊接位置14与端头法兰组件4的中部开口以焊接的方式相连接，且与端头法兰组件4形成真空密封连接。阴栅组件6固定于高压连接器组件5的另一端并处于圆筒腔体1内。

综上，圆筒腔体1、电子束窗组件2、端头封板组件3、端头法兰组件4、高压连接器组件5通过焊接的方式构成了一体真空密封的真空腔体100。这种全部由焊接构成的密封结构，密封效果好，漏气率极低，可靠性高，且焊接密封结构能耐受250℃(摄氏度)以上的高温烘烤，因此真空腔体100可以通过高温烘烤进行快速排气，获得高真空状态，并且长期保持高真空状态，实现电子帘加速器的长时间稳定工作。

根据本实用新型的实施例，圆筒腔体1为圆筒状，是电子帘加速器的主要结构部件，采用金属材质，如铜、铝、铁、不锈钢等，通常从适合真空性、结构强度、可加工性、经济性考虑，优选为不锈钢。

如图2所示，根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的电子束窗组件2，位于圆筒腔体1的侧面，包括电子束窗框架21和焊接于电子束窗框架21上的钛膜22，电子束窗框架21通过第一焊接位置11与圆筒腔体1的圆筒侧面开口以焊接的方式相连接，封住圆筒腔体1的侧面开口，且与圆筒腔体1在第一焊接位置11形成真空密封连接。电子束窗框架21采用金属材质，如铜、铝、铁、不锈钢等，通常从适合真空性、结构强度、可加工性、经济性考虑，优选为不锈钢。钛膜22为厚度10um至50um的钛箔，钛膜22与电子束窗框架21的焊接连接技术在申请号为CN202211542605.4的中国专利申请文件中进行了描述，这里不再详述，钛膜22与电子束窗框架21构成真空密封组件。在示例性实施例中，电子束窗组件2还包含钛膜支撑件23，位于钛膜22的真空侧，在钛膜22面积较大时，给钛膜22提供结构强度支撑，便于钛膜22抵抗大气压力而不破裂。相应的，圆筒腔体1在真空侧设计有安装结构24，用于钛膜支撑件23的定位和安装。

根据本实用新型的实施例，端头封板组件3位于圆筒腔体1的一端，采用金属材质，如铜、铝、铁、不锈钢等，通常从适合真空性、结构强度、可加工性、经济性考虑，优选为不锈钢。端头封板组件3通过第二焊接位置12，与圆筒腔体1通过焊接在一起，封住圆筒腔体1的端部开口，且在第二焊接位置12实现真空密封连接。

根据本实用新型的实施例，端头法兰组件4位于圆筒腔体1的另一端，采用金属材质，如铜、铝、铁、不锈钢等，通常从适合真空性、结构强度、可加工性、经济性考虑，优选为不锈钢。端头法兰组件4通过第三焊接位置13，与圆筒腔体1通过焊接在一起，封住圆筒腔体1的端部开口，且在第三焊接位置13实现真空密封连接。

如图3所示，根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的高压连接器组件5，包括陶瓷绝缘体51、焊接在陶瓷绝缘体51一端的第一金属焊接环52、焊接在陶瓷绝缘体51另一端的第二金属焊接环53、和安装于第二金属焊接环53上的第一引线端子55、第二引线端子56和第三引线端子57，以及分别将第一引线端子55、第二引线端子56、第三引线端子57与第二金属焊接环53进行电绝缘的小陶瓷绝缘体54，他们之间均通过焊接连接并实现真空密封。陶瓷绝缘体51、小陶瓷绝缘体54采用陶瓷材质，具有非常好的绝缘性能，通常100mm的长度可以轻松实现200kV以上的耐压。第一金属焊接环52、第二金属焊接环53、第一引线端子55、第二引线端子56、第三引线端子57采用可伐合金材质，可伐合金具有与陶瓷非常接近的热膨胀系数，他们通过焊接连接在一起后，在各种温度变化的环境下具有相同的热膨胀系数而不会影响焊接的真空密封效果。陶瓷和金属的真空密封焊接是现有技术，通常先对陶瓷需要焊接的部位进行陶瓷金属化，然后与金属进行钎焊焊接，钎焊的温度通常高于600℃，因此高压连接器组件5可以承受250℃至600℃的高温烘烤。

根据本实用新型的实施例，端头法兰组件4中部开有安装孔，高压连接器组件5设置在端头法兰组件4的安装孔内。高压连接器组件5通过第四焊接位置14与端头法兰组件4焊接连接，封住端头法兰组件4的中部安装孔，且在第四焊接位置14实现真空密封连接。在示例性实施例中，高压连接器组件5的第一金属焊接环52与端头法兰组件4的安装孔边缘通过氩弧焊或激光焊的方式焊接。

根据本实用新型的实施例，由圆筒腔体1、电子束窗组件2、端头封板组件3、端头法兰组件4、高压连接器组件5构成的真空腔体100，材质为金属(包括合金)或陶瓷，完全通过焊接的方式进行真空密封连接，具有真空密封性能好、漏气率低、长时间可靠性高的特点，且可以通过温度范围250℃至600℃的高温烘烤排气达到10^-7Pa级别的高真空状态，有利于由真空腔体100和阴栅组件6组成的电子帘加速器长时间稳定工作，大幅降低了对真空维护的需求。而且，避开了现有技术需要采用多重“大型法兰+胶圈”形成的真空密封结构、以及“刀口法兰+铜圈”形成的真空密封结构的组合形式，本实用新型更具有结构简化、体积小、重量轻的特点。

下面，参照图4进一步描述根据本实用新型的不同实施例的整体密封式电子帘加速器。图4是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的端头法兰组件和高压连接器组件的剖面示意图。

如图4所示，根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器，其端头法兰组件4和高压连接器组件5通过第四焊接位置14焊接在一起，其中，高压连接器组件5还包括位于陶瓷绝缘体51上、大气侧的圆锥形安装面58，通过特定的圆锥面角度和长度设计，比如锥角a的大小为a＝10.45度，和陶瓷绝缘体长度L的大小为L＝120.8mm，圆锥形安装面58可以与国际通用的R28高压电缆插头完全匹配(R28为国际知名高压电缆提供商ESSEX的型号，另一知名高压电缆提供商Claymount的相似型号为CA18)；高压连接器组件5的第一引线端子55、第二引线端子56、第三引线端子57分别与R28的三个高压触点实现电连接。其中，端头法兰组件4上还设置有螺纹孔40，在R28高压电缆插头接入高压连接器组件5后，通过螺栓和螺纹孔40的连接，使R28高压电缆头的锥面与圆锥形安装面58紧密贴合，达到无空气气隙存在的最佳耐压状态。陶瓷绝缘体51既可用于真空密封，也可暴露在大气环境，其绝缘强度可轻松达到10kV/mm以上，R28高压电缆插头可以耐压225kV，本实用新型的基于陶瓷绝缘体的高压连接器组件5，其陶瓷绝缘体的长度达到120.8mm，可以实现225kV的耐压。因此，本实施例大大简化了电子帘加速器的高压连接结构，不再需要油箱过渡，优化结构减小体积的同时，大幅降低了真空密封的难度，提升了真空密封效果和稳定性。

下面，参照图5进一步描述根据本实用新型的不同实施例的整体密封式电子帘加速器。图5是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的端头封板组件示意图。

如图5所示，根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器，还包括排气管7。排气管7包括焊接过渡件71、无氧铜管72、金属法兰73，中部具有贯通的排气通道，其中焊接过渡件71和金属法兰73的材质为不锈钢，焊接过渡件71、无氧铜管72、金属法兰73通过金属钎焊焊接在一起，具有高真空密封特性。端头封板组件3具有第一真空抽孔31，排气管7的焊接过渡件71与第一真空抽孔31相连接，且在第五焊接位置15通过焊接的方式实现排气管7与端头封板组件3的真空密封连接。排气管7的金属法兰73为标准的CF法兰或KF法兰结构。电子帘加速器的真空腔体100焊接装配完成，形成整体密封结果后，金属法兰73与外部真空设备连接，对真空腔体100进行排气，使真空腔体100的内部达到高真空状态。在真空腔体100内部的气体和材料表面的吸附气体被排出绝大部分，内部已经达到高真空状态(如真空度优于10^-7Pa时)后，通过专用工具(冷压钳)对无氧铜管72进行冷压焊接密封(俗称“剪管”)，使真空腔体100形成与外部完全隔绝的整体密封状态，有利于电子帘加速器保持持续的高真空。

如图5所示，根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器，还包括离子泵8。根据本实用新型的实施例，离子泵8位于圆筒腔体1上，或者位于端头封板组件3上，优选的位于端头封板组3上。端头封板组件3具有第二真空抽孔32，离子泵8的真空抽口与第二真空抽孔32相连接，且在第六焊接位置16通过焊接的方式实现离子泵8与端头封板组件3的真空密封连接。离子泵在离子泵电源的控制下工作，用于维持电子帘加速器内部的高真空状态。电子帘加速器即便在装配完成和早期阶段通过外部真空设备对真空腔体进行抽气，达到高真空度，但是电子帘加速器在工作时，阴栅组件会产生电子束流，一部分电子束流会轰击到栅极部件或者真空腔体的内壁上，受到电子束轰击的部位会释放气体分子，需要有真空设备将这些气体分子抽走，避免真空腔体内的真空度变差，真空度变差会使电子束的撞击概率增加导致电子束损失增大，而且会使真空腔体内部的耐压降低出现高压打火，导致电子帘加速器不能稳定工作。根据本实用新型的实施例，离子泵8通过焊接的方式固定在端头封板组件3上，可以对整体密封式电子帘加速器进行实时抽气，维持其内部的高真空状态，有利于电子帘加速器长时间稳定工作。

上文描述了排气管7和离子泵8位于端头封板组件3上的实施方式。但是，本实用新型不限于此。根据本实用新型的实施例，排气管7和/或离子泵8可以位于真空腔体100的其它任何适于焊接密封连接的位置，比如圆筒腔体1等，并不影响排气管7和离子泵8的工作效果，都是可行的。

下面，参照图6进一步描述根据本实用新型的不同实施例的整体密封式电子帘加速器。图6是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的端头法兰组件剖面及高压连接器和阴栅组件示意图。

如图6所示，在示例性实施例中，整体密封式电子帘加速器的端头法兰组件4由第一法兰41、第二法兰42、密封铜圈43和螺栓44组成。第一法兰41中部开有安装孔411，在第一法兰41一侧、安装孔411的外围设置有金属密封刀口412，在金属密封刀口412的外围设置有一圈螺栓孔413，螺栓孔为带螺纹的盲孔。第一法兰41另一侧，通过第三焊接位置13与圆筒腔体1的另一端通过焊接实现真空密封。第二法兰42中部开有安装孔421，在第二法兰42一侧(与第一法兰41相对的一侧)、安装孔421的外围设置有与第一法兰41上的金属密封刀口412相同规格的金属密封刀口422，在金属密封刀口422的外围设置有一圈螺栓孔423，螺栓孔为无螺纹的通孔。密封铜圈43为无氧铜材质，大小与金属密封刀口412和422匹配，位于第一法兰41和第二法兰42之间，螺栓44穿过第二法兰42的螺栓孔423与第一法兰41的螺栓孔413相连接，可通过螺栓紧固，金属密封刀口412和金属密封刀口422压紧密封铜圈，使得第二法兰42和第一法兰41之间通过金属压紧密封形成真空密封结构。第二法兰42的另一侧，在安装孔421的外围具有第四焊接位置14，高压连接器组件5通过第四焊接位置14与第二法兰42焊接在一起，形成真空密封连接。第四焊接位置14，具有一圈螺栓孔40，为带螺纹的盲孔，R28高压电缆可以通过螺栓孔40与高压连接器组件5进行安装和实现电气连接。

根据本实用新型的实施例，阴栅组件6包括灯丝阴极61、栅极62、支撑和电子反射结构63。阴栅组件6通过支撑和电子反射结构63固定于高压连接器组件5上，且可以在通过高压连接器组件5连通的外部高压电源控制下，整体处于相对真空腔体100为负的高电压。灯丝阴极61的两端分别与高压连接器组件5的第二引线端子56和第三引线端子57实现电气连接，在外部高压电源的灯丝电源控制下产生自由电子。栅极62与高压连接器组件5的第一引线端子55实现电气连接，在外部高压电源的灯丝电源控制下将灯丝阴极61产生自由电子引出阴栅组件。从阴栅组件引出的自由电子被阴栅组件6和真空腔体100之间的高压电场加速，获得能量，成为“帘状”的电子束流。阴栅组件6是电子帘加速器的重要部分，为现有技术，这里不做详述。阴栅组件6工作于高电压高温度状态(灯丝阴极通常需要温度接近2000℃才能产生电子发射)，工作中存在一定的损坏风险，如灯丝烧断等。

根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器，其端头法兰组件4中含有一个金属压接密封结构，相比前述全焊接密封的实施例，增加了一个可拆卸功能，即松开螺栓44，可以将第二法兰42和焊接在第二法兰42上的高压连接器组件5已经安装在高压连接器组件5上的阴栅组件6通过安装孔411从真空腔体100中拆出，从而可以对工作中损坏的阴栅组件6进行维修。整体密封式电子帘加速器的这个金属压接密封结构，采用金属密封仍然可以承受250℃以上的高温烘烤，便于真空腔体100达到高真空状态，虽然在真空密封的漏率和长时间可靠性方面不如焊接密封，但这是唯一的一个非焊接密封面，风险很小，整体的高真空状态仍然能得到保障。

下面，参照图7进一步描述根据本实用新型的不同实施例的整体密封式电子帘加速器。图7是根据本实用新型的实施例的整体密封式电子帘加速器的整体结构示意图。

图7示出了一种整体密封式电子帘加速器的结构，包括真空腔体100、位于真空腔体100内部的阴栅组件6和阴栅绝缘支撑件9。其中真空腔体100由圆筒腔体1、电子束窗组件2、端头封板组件3、排气管7、离子泵8、端头法兰组件4、高压连接器组件5通过焊接密封的方式组成一个整体密封结构，具体为：自身通过焊接形成真空密封的电子束窗组件2通过第一焊接位置11与圆筒腔体1焊接密封连接；采用焊接形成的排气管7与自身为真空密封件的离子泵8分别通过第五焊接位置15和第六焊接位置16与端头封板组件3焊接密封连接，端头封板组件3再通过第二焊接位置12与圆筒腔体1焊接密封连接；采用焊接形成真空密封的高压连接器组件5通过第四焊接位置14与端头法兰组件4焊接密封连接；端头法兰组件4再通过第三焊接位置13与圆筒腔体1焊接密封连接。阴栅组件6安装在高压连接器组件5上，栅极朝向电子束窗组件2，阴栅组件6的灯丝和栅极分别与高压连接器组件的引线端子连接。在大型的电子帘加速器中，阴栅组件6的长度可以很大，比如长度2米，大长度的阴栅组件如果只通过一端固定，很难保证安装精度。根据本实用新型的实施例，电子帘加速器还包括阴栅绝缘支撑件9，采用陶瓷绝缘材料，一端固定在端头封板组件3上，另一头连接阴栅组件6，对阴栅组件6提供支撑。阴栅绝缘支撑9提高了大长度阴栅组件6的安装位置精度，同时降低了高压连接器组件5对阴栅组件6的支撑强度，有利于减小各部件的结构尺寸。

根据本实用新型的实施例，外部高压电源通过高压连接器组件5给阴栅组件6提供相对真空腔体100为负的高压，如-200kV，使得阴栅组件6和真空腔体100之间产生高压电场；同时控制灯丝阴极产生自由电子，并进一步控制栅极，将自由电子引出到阴栅组件外部；阴栅组件外部的自由电子E受到高压电场的加速，向电子束窗组件2快速运动，同时获得200kV能量成为高能电子束流，高能电子束流穿过电子束窗组件的钛膜，成为大气环境下可对物品进行辐照加工的电子束流E。上述高压电场的稳定建立(维持高压稳定、不打火)、电子束的产生、电子束的运动不受损失，都需要在高真空环境下进行，因此真空腔体100内实现并维持高真空度非常重要。而且真空度越高，同样高压耐压所需要的距离越小，即真空度越高，圆筒腔体1的直径可以越小。

根据本实用新型的实施例整体密封式电子帘加速器，最大程度的采用了焊接密封结构，在装配完成后，通过400℃高温烘烤排气，使得真空腔体100内部各部分的表面吸附气体充分释放，同时通过连接在排气管7上的外部真空设备将电子帘加速器内部的气体抽出，可以达到优于10^-7Pa的高真空。然后对排气管进行冷压焊接密封，使电子帘加速器内部维持高真空；同时由于各部分的焊接密封方式真空漏率极低，只需要抽速不超过20L/s的小型离子泵即可维持电子帘加速器内部的高真空。因此电子帘加速器在后续工作中无需复杂的外部真空设备，同时离子泵的体积又比较小，降低了系统的复杂程度和重量，整体密封式结构又基本免除了真空维护。除保留一个金属压接密封面，用于阴栅组件的维护外，其他密封面均为焊接密封结构，最大程度的消除了大型法兰的使用，减小了体积，降低了重量。在10^-7Pa的高真空环境下，整体密封式电子帘加速器的圆筒腔体外形直径可以不超过200mm，即可实现200kV的耐压，整体体积进一步减小，重量进一步变轻。电子束窗组件的钛膜外侧没有复杂结构，电子束流E出窗即可进行辐照加工使用，电子束流E在空气中的路径短，损失小，利用效率高。这种轻量、小型、高效的整体密封式电子帘加速器在使用的便利方面获得了大幅提升，扩展了应用场景和经济效益。

本实用新型的整体密封式电子帘加速器，采用大量焊接密封结构的组件，特别是小型化的电子束窗组件和高压连接器组件，并通过焊接密封构成整体密封的真空腔体，并采用可冷压焊接密封的排气管和设置小型化的离子泵，通过高温烘烤排气实现并维持10^{- 7}Pa以上高真空度，能够实现并维持10^-7Pa以上的高真空度，又是整个电子帘加速器可以进一步小型化的前提条件，使得外形直径不超过200mm的小尺寸下即可实现高压200kV以上的电子束高压，以上技术要点是环环相扣的，不能把各部分拆离或分开来看待，结合起来总体显著改善了电子帘加速器的高真空效果。

尽管已经参考示例性实施例描述了本实用新型，但是应理解，本实用新型并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本实用新型意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开实用新型的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本实用新型的范围之内。

Claims (10)

1.一种整体密封式电子帘加速器，其特征在于，包括：整体密封的真空腔体和安装于所述真空腔体内部的阴栅组件，其中，所述真空腔体包括圆筒腔体、电子束窗组件、端头封板组件、端头法兰组件、高压连接器组件，所述圆筒腔体、所述电子束窗组件、所述端头封板组件、所述端头法兰组件、所述高压连接器组件通过焊接连接形成真空结构，所述真空结构的内部为整体密封的所述真空腔体。

2.根据权利要求1所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，所述圆筒腔体的侧面具有与轴线平行的第一开口，所述圆筒腔体的两端分别具有第二开口和第三开口；

所述电子束窗组件通过第一焊接位置与所述圆筒腔体的第一开口以焊接方式相连接，且与所述圆筒腔体形成真空密封连接；

所述端头封板组件通过第二焊接位置与所述圆筒腔体的第二开口以焊接方式相连接，且与所述圆筒腔体形成真空密封连接；

所述端头法兰组件的外沿通过第三焊接位置与所述圆筒腔体的第三开口以焊接方式相连接，且与所述圆筒腔体形成真空密封连接；

所述端头法兰组件的中部具有安装孔，所述高压连接器组件的一端通过第四焊接位置与所述端头法兰组件的安装孔以焊接方式相连接，且与所述端头法兰组件形成真空密封连接。

3.根据权利要求2所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，所述电子束窗组件包括电子束窗框架和钛膜，所述电子束窗框架和所述钛膜通过焊接连接形成真空密封组件，所述电子束窗框架的材质为不锈钢，所述钛膜的材质为钛，所述钛膜的厚度10um至50um。

4.根据权利要求3所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，所述高压连接器组件包括：陶瓷绝缘体、焊接在所述陶瓷绝缘体一端的第一金属焊接环、焊接在所述陶瓷绝缘体另一端的第二金属焊接环、安装于所述第二金属焊接环上的第一引线端子、第二引线端子和第三引线端子，以及分别将所述三个引线端子与所述第二金属焊接环进行电绝缘的小陶瓷绝缘体；所述高压连接器组件的组成部件通过焊接连接形成真空密封组件。

5.根据权利要求4所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，所述端头法兰组件材质为不锈钢，所述端头法兰组件的中部开有安装孔，所述安装孔外围设置有一圈螺栓孔，所述螺栓孔为带螺纹的盲孔，所述螺栓孔用于外部高压电缆的安装连接。

6.根据权利要求5所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，所述端头封板组件和/或所述端头法兰组件均与所述圆筒腔体一体加工形成的。

7.根据权利要求6所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，所述高压连接器组件还包括设置于所述陶瓷绝缘体上的圆锥形安装面。

8.根据权利要求6所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，还包括排气管，所述排气管位于所述真空腔体上，所述排气管通过第五焊接位置与所述真空腔体焊接连接。

9.根据权利要求6所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，还包括离子泵，所述离子泵设置在所述真空腔体上，所述离子泵通过第六焊接位置与所述真空腔体密封连接。

10.根据权利要求6所述的整体密封式电子帘加速器，其特征在于，所述端头法兰组件包括第一法兰、第二法兰、密封铜圈和螺栓，所述第一法兰和所述第二法兰相对设置，所述第一法兰和所述第二法兰的中部均开有安装孔以用于安装高压接头组件，所述高压连接器组件的第一金属焊接环与位于第二法兰安装孔边缘的第四焊接位置通过焊接实现真空密封连接；所述第一法兰和所述第二法兰上均设置有相对的金属密封刀口以用于压紧所述密封铜圈，所述第一法兰和所述第二法兰均具有非金属密封刀口侧，所述第一法兰的非金属密封刀口侧通过第三焊接位置与所述圆筒腔体焊接连接；所述第二法兰的非金属密封刀口侧设置有螺纹孔以用于高压电缆的安装连接。

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