[发明专利]一机两用电子直线加速器及电子直线加速器的一机两用方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电子加速器。本发明也涉及一种电子直线加速器的应用方法。

背景技术

目前，在电子直线加速器的应用中，每台加速器一般都只能实现一种功能，或是电子辐照，或是X射线成像。电子辐照在材料改性、辐射灭菌、食品保鲜等领域起着重要作用，X射线成像在无损检测、医学诊断和安检等领域发挥着不可替代的作用。当使用电子束辐照物品时，电子束斑要求相对较大，束流比较均匀，经过扫描磁铁的作用和物品传输带，可以实现对物品的扫描。当使用X射线成像时，为了达到较高的空间分辨率和图像清晰度，要求电子束流聚焦性能好，打靶产生的X射线焦点尺寸要小，这样用于X射线成像的质量才能满足要求。基于上述两种应用对电子束斑大小相互矛盾的要求，电子直线加速器都只采用一个加速管实现一种功能的生产模式，性能能够满足要求。但是，在用户需要实现电子辐照和射线成像两种应用的情况下，如果使用上述加速器应用设计，用户就需要购买两台独立的加速器设备，以分别实现不同的功能，这将大大增加成本。

近几年，在医学成像领域中，实现了能量可调的电子加速器，可以用不同能量的电子束实现不同的功能，但是，这种加速器的使用还很有限，尚未大规模推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在各种性能都满足要求的情况下能节约了成本的一机两用电子直线加速器。本发明的目的还在于提供一种电子直线加速器的一机两用方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的一机两用电子直线加速器包括加速管1、扫描盒3、工业CT5，还包括束流偏转系统；所述束流偏转系统包括位于加速管1后的前四极磁铁6、位于前四极磁铁6后的偏转磁铁2、位于偏转磁铁2后的后四极磁铁7和扫描磁铁；工业CT5位于后四极磁铁7之后，扫描盒3位于扫描磁铁之后；通过控制偏转磁铁2的开启或关闭，选择电子束流直线向前运动或实现α角度偏转，从而选择进入扫描盒3或工业CT5。

本发明的一机两用电子直线加速器还可以包括：

所述加速管1垂直设置，前四极磁铁6、扫描磁铁以及扫描盒3垂直布置。

所述加速管1水平设置，前四极磁铁6、后四极磁铁7以及工业CT5水平布置。

本发明的一种电子直线加速器的一机两用方法为：

电子束由电子枪提供，在加速管1内与射频电场相互作用而获得能量，由加速管出来的电子束经过前四极磁铁6聚焦进入偏转磁铁2，若偏转磁铁2关闭，则加速器工作在电子辐照模式，电子束流直线向前运动进入扫描盒3，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体4进行辐照；若偏转磁铁2打开，则加速器工作在工业CT模式，电子束受偏转电磁场作用，实现α角度偏转，之后经过后四极磁铁7聚焦，打靶产生小靶点X射线，进入工业CT 5成像。

本发明的另一种电子直线加速器的一机两用方法为：

电子束在加速管1内水平前进获得能量，经过前四极透镜6聚焦进入偏转磁铁2，当偏转磁铁2关闭时，加速器工作在工业CT模式，电子束直线前进，经过后四极透镜7聚焦后打靶产生X射线，进入工业CT5成像；当偏转磁铁2打开时，加速器工作在电子辐照模式，电子束经过α角度偏转，聚焦后进入扫描盒3，在扫描磁铁的作用下对被照物品4实现辐照。

本发明设计一种束流偏转系统，控制束流的色散，使电子辐照和工业CT两种功能通过同一台电子加速器实现，并且能够实现束流能量连续可调。

本设计采用射频加速管结构对电子进行加速，竖直放置，电子束由电子枪提供，在加速管内与射频电场相互作用而获得能量，通过调节微波功率和电子枪发射流强可以使电子束获得不同的能量，在10MeV以内实现分档可调。束流偏转系统实现电子束流的偏转，决定加速器工作在“电子辐照”还是“工业CT”模式，控制两种功能的切换。偏转角度根据实际需要人为限定，比如可两块45°偏转磁铁组成的90°偏转系统，也可以是270°偏转系统，等等。

束流偏转系统主要由偏转磁铁组成，除了实现电子束流的偏转外还要对电子束气道消色散和聚焦的作用，对于不同能量的电子束流都要有较好的偏转聚焦效果。电子束偏转能量准直采用四极磁铁和偏转磁铁组成，前两块四极磁铁沿竖直方向排列，位于偏转磁铁的前方，对加速管出来的电子束进行聚焦，之后是偏转磁铁，中间若干四极磁铁沿水平方向排列，用于对偏转的束流进行初步聚焦，最后数块四极磁铁位于CT靶的前方，用于对束流进一步聚焦，从而获得更小的焦点。