專利名稱：一種工業(yè)用x射線與高能電子加速器復(fù)合輔照系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)輔照系統(tǒng)，特別是一種工業(yè)用x射線與高能電子加速器
復(fù)合輔照系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
輻照加工技術(shù)是利用核輻射或射線輻射與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)，對(duì)被加工物品進(jìn)行處理，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)?，F(xiàn)行的技術(shù)是將電子加速器產(chǎn)生的電子線或鈷60產(chǎn)生的Y射線的能量轉(zhuǎn)移給被輻照物質(zhì)，通過(guò)控制輻射條件，如材料改性、食品保鮮、農(nóng)作物殺蟲(chóng)、消毒滅菌、生物變異等。輻射加工，使其物質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)及生物效應(yīng)，達(dá)到人們所需要的目標(biāo)。比如，使高分子材料分別實(shí)現(xiàn)接枝、聚合、裂變或交聯(lián)，抑制或剌激生物生長(zhǎng)，有效地殺滅害蟲(chóng)、蟲(chóng)卵、病菌等。 輻射加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，北美、歐洲的輻照加工產(chǎn)品應(yīng)用已十分廣泛，亞洲、南美
洲甚至比較落后的非洲，都相繼有不少裝置投入使用，年產(chǎn)值高達(dá)數(shù)千億美元。 電子加速器的基本原理是高頻振蕩電源獲得射頻電壓，經(jīng)射頻變壓器和倍壓整流
堆后獲得高頻高壓，使得高電場(chǎng)中被加熱的燈絲上的電子脫離燈絲并定向移動(dòng)。這些電子，
在束流管的真空腔中，被分壓電場(chǎng)逐級(jí)加速，并在聚焦和掃描磁場(chǎng)的作用下，形成束狀，且
以極高的能量穿越掃描鈦窗，轟擊從鈦窗下面通過(guò)的被照物的分子鍵，導(dǎo)致產(chǎn)品迅速發(fā)生
反應(yīng)，如交聯(lián)、降解、殺菌等等。 電子加速器系統(tǒng)一般分為三級(jí)架構(gòu)加速器設(shè)備系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)和用戶管理系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)通常采用工業(yè)以太網(wǎng)及工控總線技術(shù)將監(jiān)控設(shè)備連接起來(lái)，構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定，易于擴(kuò)充的硬件環(huán)境。 將加速器設(shè)備按功能劃分為若干個(gè)分系統(tǒng)。如調(diào)制器系統(tǒng)、微波系統(tǒng)、恒溫水冷系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、磁場(chǎng)系統(tǒng)、束流測(cè)量系統(tǒng)、安全連鎖系統(tǒng)等。這樣的分系統(tǒng)將由監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)來(lái)控制，將各個(gè)分系統(tǒng)連接構(gòu)成一個(gè)整體并可以分別進(jìn)行控制和調(diào)試，。整個(gè)系統(tǒng)按擺放位置及功能整合又可分為四個(gè)部分照射頭，調(diào)制器、傳送系統(tǒng)、恒溫水冷系統(tǒng)。[0007] X射線的產(chǎn)生有多種方式。目前最常用的方式是通過(guò)高速運(yùn)動(dòng)的電子流轟擊金屬靶來(lái)獲得的。常用的靶材Cr， Fe， Co， Ni， Cu， Mo， Ag。短脈沖電子束打靶產(chǎn)生軔致輻射，再記錄穿過(guò)快速過(guò)程后相應(yīng)的軔致輻射，加速器可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)方便地調(diào)節(jié)電子的能量，為不同的輔照組合選擇不同的軔致輻射譜帶來(lái)了方便。X射線輔照的能量轉(zhuǎn)換效率較低，是其輔照深度較深。因此，在工業(yè)輔照應(yīng)用中，X射線輔照與高能直線電子加速器輔照具有互補(bǔ)性。目前，在工業(yè)輔照應(yīng)用中，或采用X射線輔照，或采用高能直線電子加速器輔照。尚未見(jiàn)將兩種輔照系統(tǒng)集成在一起構(gòu)成復(fù)合輔照系統(tǒng)的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種工業(yè)用X射線與高能電子加速器復(fù)合輔照系統(tǒng)，使其輔照能量、輔照深度的調(diào)節(jié)范圍大，能滿足不同的輔照對(duì)象對(duì)輔照計(jì)量以及輔照深度的不同要求。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型包括X射線系統(tǒng)和高能電子加速器系統(tǒng)，X射
線系統(tǒng)的X線出束單元和高能電子加速器系統(tǒng)的電子束出束單元沿束下線方向縱向排列
形成復(fù)合輔照出束模塊，復(fù)合輔照出束模塊位于束下線的上方，X射線系統(tǒng)和高能電子加速
器系統(tǒng)有一個(gè)可控制兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作和切換兩個(gè)系統(tǒng)的總控制系統(tǒng)單元。 為了提高輔照效果，所述復(fù)合輔照出束模塊產(chǎn)生的電子束或X射線形成的掃描扇
面與束下線運(yùn)行方向垂直。 為了可改變復(fù)合輔照出束模塊與被照物之間的間距，所述束下線位于復(fù)合輔照出
束模塊下方部分設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置。 為了使其控制方便、體積小，所述的高能電子加速器系統(tǒng)采用S波段緊湊型立式駐波軸耦合電子直線加速器結(jié)構(gòu)，高能電子加速器系統(tǒng)包電源供給單元、固態(tài)調(diào)制器單元、真空和微波系統(tǒng)單元、速調(diào)管單元、加速管聚焦單元、電子束出束單元、和熱管溫控系統(tǒng)單元，前述的七個(gè)單元由總控制系統(tǒng)單元控制。 為了使其具有熱軟啟動(dòng)功能、使系統(tǒng)工作更安全可靠，所述的總控制系統(tǒng)單元具
有設(shè)置工作溫度并控制系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定工作溫度才能啟動(dòng)的程序，熱管溫控系統(tǒng)單元包括調(diào)
節(jié)并控制系統(tǒng)溫度在設(shè)定工作溫度范圍內(nèi)的熱管冷卻裝置和恒溫控制系統(tǒng)。 所述的固態(tài)調(diào)制器單元為全固態(tài)結(jié)構(gòu)。屏棄了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的變壓器油箱以及復(fù)雜
的水冷系統(tǒng)，使調(diào)制器容易小型化，安裝維護(hù)便捷，從而滿足緊湊型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求。 為了便于實(shí)施，所述的X射線系統(tǒng)為電子束打靶方式的X射線系統(tǒng)。 本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型通過(guò)總控制系統(tǒng)單元控制X射線和高能電
子加速器工作，兩個(gè)出束單元可以分時(shí)工作，也可以同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)X射線輔照與高能直線
電子加速器輔照互補(bǔ)，使得輔照能量、輔照深度的調(diào)節(jié)范圍大，能滿足不同的輔照對(duì)象對(duì)輔
照計(jì)量以及輔照深度的不同要求。

圖1為本實(shí)用新型高能直線電子加速器系統(tǒng)的組成框圖；[0018] 圖2為本實(shí)用新型的組成框圖； 圖中1、電源供給單元，2、固態(tài)調(diào)制器單元，3、真空和微波系統(tǒng)單元，4、速調(diào)管單元，5、加速管聚焦單元，6、電子束出束單元，7、總控制系統(tǒng)單元，8、熱管溫控系統(tǒng)單元，9、 X線出束單元，10、復(fù)合輔照出束模塊，11、束下線。
具體實(shí)施方式如圖2所示的一種具體實(shí)施例，包括X射線系統(tǒng)和高能電子加速器系統(tǒng)，高能直線電子加速器的電子束出束單元6與X射線系統(tǒng)的X線出束單元9沿束下線ll方向縱向排列形成復(fù)合輔照出束模塊10。復(fù)合輔照出束模塊10位于束下線11上方，對(duì)裝載在束下線11上的被輔照物進(jìn)行輔照。復(fù)合輔照出束模塊io產(chǎn)生的電子束或x射線形成的掃描扇面與束下線ll運(yùn)行方向垂直。束下線ll按著所設(shè)定的傳輸速度勻速移動(dòng)。束下線ll在復(fù)合輔照出束模塊10下方部分可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)高度，以改變復(fù)合輔照出束模塊10與被輔照物之間的間距。兩個(gè)出束單元可以分時(shí)工作，也可以同時(shí)工作，以滿足不同的輔照要求。高能直線電子加速器系統(tǒng)與電子加速器電子束打靶產(chǎn)生X射線系統(tǒng)由一個(gè)總控制系統(tǒng)單元7控制其工作狀態(tài)。兩個(gè)出束系統(tǒng)可以完全獨(dú)立運(yùn)行，通過(guò)總控制系統(tǒng)單元7進(jìn)行切換完成。這樣，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)需要維護(hù)維修時(shí)不影響另一個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。[0021] 如圖1所示的高能直線電子加速器系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上采用S波段緊湊型立式駐波軸耦合電子直線加速器結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)包括電源供給單元1、固態(tài)調(diào)制器單元2、真空和微波系統(tǒng)單元3、速調(diào)管單元4、加速管聚焦單元5、電子束出束單元6、總控制系統(tǒng)單元7和熱管溫控系統(tǒng)單元8等8個(gè)組成部分。電源供給單元l為這個(gè)系統(tǒng)提供電源。固態(tài)調(diào)制器單元2將交流電源經(jīng)過(guò)整流濾波后，提供給高頻逆變電路，作為高壓充電電源。經(jīng)脈沖形成電路再產(chǎn)生高壓脈沖，提供給速調(diào)管單元4陰極。由于采用全固態(tài)結(jié)構(gòu)，固態(tài)調(diào)制器單元2體積更小，維護(hù)更方便。為實(shí)現(xiàn)緊湊型加速器結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了有利條件。真空和微波系統(tǒng)單元3為系統(tǒng)提供頻率穩(wěn)定的微波信號(hào)，同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部微波傳輸全部由波導(dǎo)完成。由于微波功率較大，為避免波導(dǎo)系統(tǒng)放電打火，通常采用真空或充以惰性氣體的工作方式。速調(diào)管部分是將微波系統(tǒng)饋入的微波信號(hào)進(jìn)行功率放大后輸送給加速管。加速管聚焦單元5將速調(diào)管饋入的高功率微波信號(hào)在加速管諧振腔內(nèi)形成駐波加速電場(chǎng)，電子槍發(fā)射的電子在加速場(chǎng)的作用下，經(jīng)聚焦形成高能電子束。電子束出束單元6對(duì)加速管聚焦單元5產(chǎn)生的高能電子束進(jìn)行磁場(chǎng)掃描，形成扇形輸出的掃描電子束。熱管溫控系統(tǒng)單元8對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)功耗單元進(jìn)行冷卻和恒溫控制，保證系統(tǒng)在高功率工作狀態(tài)下穩(wěn)定工作。由于加速管聚焦單元5等對(duì)溫度的變化比較敏感，本系統(tǒng)采用熱軟啟動(dòng)工作模式，熱軟啟動(dòng)功能由總控制系統(tǒng)單元7和熱管溫控系統(tǒng)單元8共同作用實(shí)現(xiàn)，總控制系統(tǒng)單元7具有設(shè)置工作溫度并控制系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定工作溫度才能啟動(dòng)的程序，熱管溫控系統(tǒng)單元8包括調(diào)節(jié)并控制系統(tǒng)溫度在設(shè)定工作溫度范圍內(nèi)熱管冷卻裝置和恒溫控制系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，熱軟啟動(dòng)工作模式開(kāi)始工作，恒溫控制系統(tǒng)就主動(dòng)啟動(dòng)，將系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)并控制在所設(shè)定的最佳溫度范圍內(nèi)。方可進(jìn)行正常出束輔照狀態(tài)。已有的高能直線電子加速器系統(tǒng)通常采用水循環(huán)冷卻溫度控制，本系統(tǒng)擬采用熱管冷卻溫度控制技術(shù)，從而減小系統(tǒng)的工藝復(fù)雜性。總控制系統(tǒng)單元7是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，其功能是控制系統(tǒng)工作，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢和故障分析。
權(quán)利要求一種工業(yè)用X射線與高能電子加速器復(fù)合輔照系統(tǒng)，其特征在于包括X射線系統(tǒng)和高能電子加速器系統(tǒng)，X射線系統(tǒng)的X線出束單元(9)和高能電子加速器系統(tǒng)的電子束出束單元(6)沿束下線(11)方向縱向排列形成復(fù)合輔照出束模塊(10)，復(fù)合輔照出束模塊(10)位于束下線(11)的上方，X射線系統(tǒng)和高能電子加速器系統(tǒng)有一個(gè)可控制兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作和切換兩個(gè)系統(tǒng)的總控制系統(tǒng)單元(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合輔照系統(tǒng)，其特征在于所述復(fù)合輔照出束模塊(10)產(chǎn) 生的電子束或X射線形成的掃描扇面與束下線(11)運(yùn)行方向垂直。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合輔照系統(tǒng)，其特征在于所述束下線(11)位于復(fù)合 輔照出束模塊(10)下方部分設(shè)有高度調(diào)節(jié)裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合輔照系統(tǒng)，其特征在于所述的高能電子加速器系統(tǒng)采用s波段緊湊型立式駐波軸耦合電子直線加速器結(jié)構(gòu)，高能電子加速器系統(tǒng)包電源供給 單元(1)、固態(tài)調(diào)制器單元(2)、真空和微波系統(tǒng)單元(3)、速調(diào)管單元(4)、加速管聚焦單 元(5)、電子束出束單元(6)、和熱管溫控系統(tǒng)單元(8)，前述的七個(gè)單元由總控制系統(tǒng)單元 (7)控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合輔照系統(tǒng)，其特征在于所述的總控制系統(tǒng)單元(7)具 有設(shè)置工作溫度并控制系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定工作溫度才能啟動(dòng)的程序，熱管溫控系統(tǒng)單元(8)包 括調(diào)節(jié)并控制系統(tǒng)溫度在設(shè)定工作溫度范圍內(nèi)的熱管冷卻裝置和恒溫控制系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的復(fù)合輔照系統(tǒng)，其特征在于所述的固態(tài)調(diào)制器單元為 全固態(tài)結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合輔照系統(tǒng)，其特征在于所述的X射線系統(tǒng)為電子束打 靶方式的X射線系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種工業(yè)用X射線與高能電子加速器復(fù)合輔照系統(tǒng)，本實(shí)用新型包括X射線系統(tǒng)和高能電子加速器系統(tǒng)，X射線系統(tǒng)的X線出束單元和高能電子加速器系統(tǒng)的電子束出束單元沿束下線方向縱向排列形成復(fù)合輔照出束模塊，復(fù)合輔照出束模塊位于束下線的上方，X射線系統(tǒng)和高能電子加速器系統(tǒng)有一個(gè)可控制兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)工作和切換兩個(gè)系統(tǒng)的總控制系統(tǒng)單元。本實(shí)用新型通過(guò)總控制系統(tǒng)單元控制X射線和高能電子加速器工作，兩個(gè)出束單元可以分時(shí)工作，也可以同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)X射線輔照與高能直線電子加速器輔照互補(bǔ)，使得輔照能量、輔照深度的調(diào)節(jié)范圍大，能滿足不同的輔照對(duì)象對(duì)輔照計(jì)量以及輔照深度的不同要求。
文檔編號(hào)H05H9/04GK201444407SQ200920026448
公開(kāi)日2010年4月28日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者位同廈, 侯志強(qiáng), 沈松, 王劍鋼, 田小建, 趙玉鑫, 郭志峰, 雒明源 申請(qǐng)人:山東藍(lán)孚電子加速器技術(shù)有限公