[实用新型]一种电子束扩散截面修整装置

说明书

技术领域

本实用新型应用于电子束辐射加工技术领域，具体涉及一种电子束扩散截面修整装置。

背景技术

利用核辐射与物质相互作用，被照射物质产生电离或激发，释放出轨道电子，形成自由基，使它的物理性能或化学组成发生改变，变成所期望的新物质，或使生物体(微生物等)受到不可恢复的损失或破坏，达到辐照灭菌的目的。基于辐射方法对产品进行处理，改善产品性能，称为辐射加工。辐射加工不同于传统的机械加工或热加工，高能电子或γ射线具有很强的穿透能力，可深入到物质内部，在分子的层面上进行“加工”，实际上是纳米加工技术。加工者是高能射线以及它引发的高度活性的中间物，不是分子的热运动，基本不产生热效应。因此，辐射加工能耗低、无残留物、少环境污染问题，辐射加工在工业、农业、医学、生物、环保中得到越来越多的应用。

目前用于辐射加工的辐射源有两类，一类是放射性同位素如钴源，另一类是带电粒子加速器如电子加速器。电子加速器的优点是能量可控；电子束基本作用于被照射产品，利用效率高；没有放射性废源的处理问题；停机时不消耗电力；整个生产过程中除产生少量臭氧外，几乎不污染环境。因此电子加速器在辐射加工中有更多用户采用的趋势。

从电子辐照加速器加速后电子束束斑直径通常在1cm左右，电子束流功率大体在10-50千瓦之间，也有超过100千瓦的电子束流，电子束能量集中在这一不大的面积范围，不能直接用于辐射加工产品，集中的能量易造成产品损伤或照射剂量不均匀。因此，电子束离开加速器后，在辐射到物体之前，必须安装一个电子束散开装置。目前都采用扫描磁铁方法，磁铁由一锯齿波电源供电，类似于电视机中的行扫描把电子束在横向扫开，束下装置带动被照射物体在纵向匀速通过电子束，相当电视机中的帧扫描作用，尽可能使被辐照物体接受到均匀的剂量，基本解决了上述矛盾。图1(a)为0.5MeV能量、50mA流强的加速器扫描磁铁结构图,图1(b)为扫描原理示意图。

但是电子束扫描方式存在如下缺点：它不仅要消耗电能，也难以使大尺寸异构件产品受到均匀辐照。此外，扫描过程不可避免产生回扫，加上传动速度与扫描频率配合不当，有可能造成被照物体接受剂量的不均匀。

申请人之前申请的中国专利“一种用于辐射加工的电子束扩散装置”，授权号：ZL 201010532758.1，从理论上提出了解决电子束扫描方式存在问题的技术方案，其关注于不需要使用电力驱动，使电子束均匀散开照射到被辐照的产品上，具体是利用第一组永磁铁作用是将电子束均匀散开，第二组永磁铁是把散开的电子束的周边进行整形来实现的，但将该方案应用于实际时还存在以下两个问题：

(1)申请人发现上述专利形成的电子束团均匀分布在1000mm(长)*400mm(宽)的范围内。但在目前实际应用中，所有的电子束都采用扫描方式，扫描后的电子束纵向尺寸一般都在10mm左右，为了使电子束展宽，提高辐照质量，附加了纵向扫描，但也只能达到30mm，因此目前使用的扫描盒钛窗的纵向尺寸一般在100mm以内，但上述专利“一种用于辐射加工的电子束扩散装置”对应的扫描盒纵向宽度大于400mm，如果要采用该方案，束下装置必须进行大的设备改造，阻碍了其在现有的辐射加工生产中推广应用。

(2)电子束团要求均匀分布，以避免能量集中易造成产品损伤或照射剂量不均匀。上述专利的电子束团通过磁极构成的磁场横向散焦纵向聚焦从而散开，只有保证磁场的均匀性才能保证电子束团的均匀性，但如何保证磁场的均匀性并没有在上述专利中有所记载。

实用新型内容

为了克服现有用于辐射加工的电子束扩散装置的缺陷，本实用新型提供了一种电子束扩散截面修整装置，其目的在于，对扩散后的电子束团的纵向尺寸进行合理压缩，使其纵向尺寸逼近80mm，既保证辐照均匀度及辐照效率最优，又维持在现有描盒钛窗的限定范围内。

一种电子束扩散截面修整装置，包括包含两组永磁铁,第一组永磁铁包含四个磁极，该四个磁极成对固定在上、下磁轭上，相对及相邻磁极极性相反，这四个磁极构成的磁场将电子束在纵向拉伸、横向压缩，使得电子束扩散为近似椭圆形；第二组永磁铁包含有八个磁极，八个磁极成对固定在上、下、左、右磁轭上，相对及相邻磁极极性相反，这八个磁极构成的磁场对散开的电子束团边缘进行修整形成近似矩形；