DE3050369C2

DE3050369C2 - Elektronenbeschleuniger

Info

Publication number: DE3050369C2
Application number: DE3050369T
Authority: DE
Inventors: Michail Tichonovi&ccaron; Fedotov; Andrej Sergeevi&ccaron; Ivanov; Leonid Vasil'evi&ccaron; Komorin; Vladimir Iosifovi&ccaron; Niki&scaron;kin; Michail Pavlovi&ccaron; Leningrad Sviniin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-05
Filing date: 1980-05-05
Publication date: 1985-01-03
Also published as: JPS57500532A; WO1981003253A1; DE3050369T1; CH656768A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenbeschleuniger mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Es ist ein Elektronenbeschleuniger bekannt (US-PS 33 947), der eine die vom Elektronenbündel erzeugte Strahlung vollständig abschirmende Vakuumkammer mit einer Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels und einem Austrittsfenster aus Folie, das das Elektronenbündel in die Atmosphäre durchläßt, enthält. Das zu bestrahlende Material wird vor das Austrittsfenster geschoben. Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des erforderlichen Unterdrucks in der Vakuumkammer des Beschleunigers ist an die Vakuumkammer über eine Rohrleitung eine Vakuumpumpe angeschlossen. Die Rohrleitung steht mit der Vakuumkammer durch eine Wandöffnung in Verbindung, vor der in der Rohrleitung eine 2,54 cm starke Bleiplatte angeordnet ist, die zur Abschwächung der Röntgenstrahlung dient, die infolge der Abbremsung der Elektronen in dem bestrahlten Material entsteht und über das Vakuumvolumen der Vakuumkammer, die Rohrleitung und die Vakuumpumpe in die Atmosphäre austritt.

Durch die Bleiplatte erhält der Innenteil der Rohrleitung die Porm eines Krümmers, so daß die Länge der Rohrleitung und damit ihr Widerstand vergrößert werden, was die Evakuierungsgcschwindigkeit und das maximal zulässige Vakuum in der Vakuumkammer verringert. Die Verschlechterung des Vakuums mindert die Sicherheit des Beschleunigers und die Lebensdauer der Elektronenquelle, d. h. der Elektronenkanone der Beschleunigungsröhre.

Ein Elektronenbeschleuniger der eingangs genannten Art ist in dem Aufsatz von V. V. Akulov u. a. »Industrial Acceleralers of »Electron« Type For Radiative Chemistry«, Prepint D-Ol98, SRIEA. Leningrad, 1974. S. II. beschrieben. Dieser Beschleuniger enthält eine Metallkammer für den Strahlenschutz, in der die Vakuumkammer mit dem Austrittsfenster, die Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zum Oberwachen des Vakv.ums angeordnet sind. Da die Vakuumpumpen und die Überuachungseinrichtung gemeinsam mit der Vakuumkammer in der Metallkammer untergebracht sind, sind zur Verbindung mit der Vakuumkammer gerade, d.h. keine Krümmer aufweisende Rohrleitung vorgesehen, die einen geringeren Strömungswiderstand als Rohrleitungen mit Krümmer haben, wodurch die Vakuumpumpen einen größeren Evakuierungsgrad in der Vakuumkammer erzeugen können, und die oben beschriebenen, von der Verschlechterung des Vakuums bewirkten unerwünschten Erscheinungen vermieden werden.

μ Das beim Betrieb des Beschleunigers aus dem Austrittsfenster der Vakuumkammer heraustretende Elektronenbündel ruft nicht nur eine Bremsröntgenstrahlung beim Auftreffen auf das zu bestrahlende Material und die Elemente des Förderwerks, das das zu bestrahlende Material unter dem Austrittsfenster transportiert, hervor, sondern zerstört auch das Gas in der Bestrahlungszone, d. h. den in der Luft enthaltenen Stickstoff. Sauerstoff und das Kohlendioxid, wodurch Kohlenstoffmonoxid. Stichstoffdioxid, zyanhaltige und andere chemisch aktive Verbindungen gebildet werden. Unter Einwirkung des Elektronenbündels auf die zu bestrahlenden und umgebenden Materialien können auch toxische, brand- und explosionsgefährliche Stoffe entstehen. Da sämtliche Elemente des Beschleunigers sich in einem mit dem Austrittsfenster und der Bcstrahlungszone gemeinsamen Volumen befinden, das durch die Strahlenschutz-Metallkammer begrenzt ist. können die Stoffe mit der hohen chemischen Aktivita« gemeinsam mit der starken Röntgenstrahlung, die sich in unmittelbarer Nahe des Austrittsfensters bildet, eine Korrosion und Zerstörung der sich in der Sirahlenschutz-Kammer befindenden Teile des Beschleunigers hervorrufen. Somii ist die Betriebssicherheit des Beschleunigers, ebenso wie die des Beschleunigers nach der US-PS 34 33 947 unzureichend, wenn auch aus anderen Gründen. Außerdem erfordern die Verbindungsleitungen, wie elektrische Kabel, Vorvakuum-Leitung usw. zu den Bauteilen des Beschleunigers wegen der hohen Strahlungsdichte komplizierte Labyrinthdichtungen in der Strahlenschutzkammer, wodurch die Bedienung der sich in der Strahlenschutzkammer befindenden Bauteile und des gesamten Beschleunigers kompliziert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenbeschleuniger der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Überwachungs-Einrichtung für das Vakuum der Einwirkung von gebildeten chemisch aktiven Stoffen und der starken Röntgenstrahlung entzogen sind.

w) Diese Aufgabe wird erfindungsgemiiß dadurch gelost. daß die Sirahlcnschuizkammer eine Irennwand hat. ιΐκ· gemeinsam mit der Vakuumkammer die Strahlen schutzkatnmer hermetisch in zwei Abteilungen trenn¹.. wobei sieh in der einen Abteilung das Austrittsfenster und in der anderen Abteilung die Einrichtung zur Ab lenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle de Vakuums befinden.

Die in der Strahlenschutzkammer angeordnete Trennwand schwächt die auf die Ablenkeinrichtung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen und die Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums einwirkende Bremsröntgenstrahlung. Außerdem ist diese Trennwand hermetisch und verhindert das Durchdringen der chemisch aktiven Stoffe, die sich durch Zersetzung des Gasmediums in der Bestrahlungszone durch die beschleunigten Elektronen bilden, zu den oben bezeichneten Elementen des Beschleunigers.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Dadurch, daß bei diesen Weiterbildungen der Querschnitt der Vakuumkammer an der Trennwand geringer ist als ihr Querschnitt am Austrittsfenster, wird eine weitere Abschwächung der Bremsröntgenstrahlung erreicht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher ein Beschleuniger schematisch im Längsschnitt dargestellt ist.

Der Elektronenbeschleuniger enthält eine Vakuumkammer 1 in Form eines Metalltrichters, dessen erweiterter Teil ein durch Folie abgeschlossenes Austrittsfenster 2 zur Herausleitung des Elektronenbündels in die Atmosphäre aufweist. Am schmalen Halsteil des Metalltrichters sind Hochvakuumpumpen 3, die mit der Vakuumkammer 1 durch Rohrleitungen 4 verbunden sind, und eine Überwachungseinrichtung 5 für das Vakuum, die an die Vakuumkammer 1 über nicht dargestellte Rohrleitungen zugeschaltet ist, angeordnet Die Einrichtung 5 enthält Meßgeräte, z. B. Vakuummeter, und Schalter, welche die elektrische Speisung vom Beschleuniger abschalten, wenn das Vakuum in der Vakuumkammer 1 geringer als der geforderte Wert wird. Der Vakuumkammer 1 ist auch eine Rohrleitung 6 einer (nicht dargestellten) Vorvakuumpumpe zugeschaltet. Die Stromzufuhr zum Beschleuniger erfolgt über ein Kabel 7.

Am Hals der Vakuumkammer 1 ist eine Einrichtung 8 /ur Ablenkung des Elektronenbündels angebracht, die eine periodische Verschiebung des Elektronenbündels über das Austrittsfenster 2 gewährleistet Der Hals der Vakuumkammer 1 ist mit dem Ausgang der Beschleunigungsröhre der Elektronenbündelqucüe 9 verbunden, wobei diese Röhre mit der Vakuumkammer 1 ein einheitliches Vakuumvolumen bildet.

Die Vakuumkammer 1, die Einrichtung 8 zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen 3 und die Einrichtung 5 zur Überwachung des Vakuums sind in einer Strphlenschutzkammer 10 untergebracht, die aus einem die Röntgenstrahlung absorbierenden Metall, /. B. aus mehreren Lagen Blei und Stahl ausgeführt ist und eine solche Wandstärke hat, daß der Pegel der durch die Wände der Kammer 10 durchtretenden Röntgenstrahlung den zulässigen Wert nicht überschreitet. Der Unterteil der Kammer 10 ist zerlegbar, um den Zutritt zum (nicht dargestellten) Förderwerk zu ermöglichen, das das zu bestrahlende Material 11 unter dem Austrittsfenster 2 transpotiert.

In der Strahlenschutzkammer 10 ist eine aus demselben Material wie die Kammer 10 ausgeführte Trennwand 12 vorhanden, deren Stärke praktisch der der Wandungen der Kammer 10 in ihrem Unterteil gleich im. An der Trennwand i2 ist über einen Abdichter 13 die Vakuumkammer 1 befesürt. Die Trennwand 12 unterteilt gemeinsam mit der Vakuumkammer 1 die Strahlenscliutzkammer 10 hermetisch in eine untere Abteilung

14 und eine obere Abteilung 15. In der unteren Abteilung 14 ist das Austrittsfenster 2 der Vakuumkammer » angeordnet In der oberen Abteilung 15 befinden sich die Vakuumpumpen 3, die Einrichtung 5 zur Messung und Kontrolle des Vakuums, die Einrichtung 8 zur Ablenkung des Elektronenbündels sowie teilweise die Rohrleitung 8 des Vorvakuumsystems und die elektrischen Kabel 7.

Zum wirkungsvollen Schutz der sich in der oberen Abteilung 15 der Kammer 10 befindenden Elemente des Beschleunigers ist die Trennwand 12 möglichst nahe am Hals der Vakuumkammer 1 angeordnet Die Wandstärke der Strahlenschutzkammer 10 in der oberen Abteilung 15 kann geringer als in der unteren Abteilung 14 sein. Für den Zugang zu den in der oberen Abteilung 15 untergebrachten Bauteilen sind neben dem Beschleuniger eine Treppe 16 und ein Podest 17 für das Bedienungspersonal angeordnet, und in der oberen Abteilung

15 sind Türet< 18 vorhanden.

Beim Betrieb des Beschleunigers trotten die aus dem Austrittsfenster 2 heraustretenden beschleunigten Elektronen auf das zu bestrahlende Material 11 und infolge ihrer Abbremsung im Material 11 entsteht eine starke Röntgenstrahlung. Außerdem wirken die beschleunigten Elekt/onen mit der Luft in der Anordnungszone des zu bestrahlenden Materials 11 zusammen, und erzeugen dabei chemisch aktive Stoffe. Diese Stoffe konzentrieren sich in der unteren Abteilung 14 und dringen durch die hermetische Trennwand 12 in die obere Abteilung 15 nicht hindurch.

Die Röntgenstrahlung tritt auch durch die Trennwand 12 nicht durch, sondern dringt in die obere Abteilung 15 nur über das Vakuumvolumen der Vakuumkammer 1 ein. Da die Trennwand 12 in der Nähe des Halses der Vakuumkammer 1 liegt, wo ihre Querschnittsfläche relativ gering ist, ist auch die Intensität der in die obere Abteilung 15 eindringenden Röntgenstrahlung gering.

Somit lokalisiert die Trennwand 12 im Innern der Strahlenschutzkammer 10 die Zone mit dem chemisch aggressiven Gas und der höheren Strahlungsdichte, schützt dadurch die Vakuumpumpen 3, die Einrichtung 8 zur Ablenkung des Elektronenbündels und die Einrichtung 5 zur Messung und Kontrolle des Vakuums vor der Einwirkung der chemisch aktiven Stoffe und verringert die Einwirkung der Röntgenstrahlung auf diese Baugruppen.

Die Erfindung kann weitgehend in Bestrahlungslagen verschiedener Typen, sowohl industriellen, die z. B. zur strahlungschemischen Behandlung von Materialien benutzt werden, als auch in Laboranlagen, die für wissenschaftliche Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der strahlungschemischen Tecnnologie bestimmt sind, verwendet werden. Der erfindungsgemäße Aufbau der Strahlungsschutzkammer erleichtert die Bediinung dos Beschleunigers und erhöht dessen Sicherheit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenbeschleuniger mit einer Kammer für den Strahlungsschutz, in deren Innern eine Vakuumkammer mit einem Austrittsfenster, eine Einrichtung zur Ablenkung des Elektronenbündels, Vakuumpumpen, die der Vakuumkammer zugeschaltet sind, und eine Einrichtung zur Messung und Kontrolle des Vakuums angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsschutzkammer (10) eine Trennwand (12) hat, die gemeinsam mit der Vakuumkammer (1) die Strahlungsschutzkammer (10) hermetisch in zwei Abteilungen (14, 15) auftrennt, wobei sich in der einen Abteilung (14) das Austrittsfenster (2) der Vakuumkammer (1) und in der anderen Abteilung (15) die Einrichtung (8) zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen (3) und die Einrichtung (5) zur Messung und Kontrolle des Vakuums t-^finden.

2. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer (1) trichterförmige Form hat und daß die Trennwand (12) im oberen, schmalen Halsbereich der Vakuumkammer (1) abgedichtet angeordnet ist

3. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zur Ablenkung des Elektronenbündels, die Vakuumpumpen (3) und die Einrichtung (5) zur Messung und Kontrolle des Vakuums in der anderen Abteilung (15) neben dem Halsbereich der Vakuumkammer (1) angeordnet sind.