[实用新型]一种蛇形轨迹多腔电子加速器

说明书

技术领域

本实用新型属于加速器设计技术，具体涉及一种高能大功率的电子加速器，可用于食品和医疗器械辐照、辐射化工等领域。

背景技术

目前，用于辐照加工产业的高能大功率电子加速器主要有两类：直线加速器和单腔加速器。直线加速器分为L波段和S波段等，单腔加速器主要是IBA公司生产的梅花瓣型电子加速器。由于受到射频功率源和加速结构的限制，直线加速器很难将10MeV的电子束流功率提高到50kW以上。梅花瓣型电子加速器虽然可以获得200kW的10MeV电子束功率，但其腔内表面的射频损耗约为150kW，射频功率损耗较大。此外，日本有人提出脊型加速器，但只对其进行了原理性的验证实验，而没有做出工程化的产品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对直线加速器输出的电子束束流功率难以提高以及单腔加速器射频功率损耗大的问题，提供一种具有多个谐振加速腔的电子加速器，从而降低射频功率损耗，提高电子的传输效率、电子束束流功率和加速器运行的稳定可靠性。

本实用新型的技术方案如下：一种蛇形轨迹多腔电子加速器，包括电子枪、螺线管以及至少两个并排设置在同一平面的谐振加速腔，相邻谐振加速腔的腔体轴线之间的距离为腔体谐振波的半波长，在每个所述的谐振加速腔内设有一对不含有极头的电极板，所述的电极板位于电子束流蛇形运动平面上，所述电子束流的运动轨迹在通过腔体轴线的平面上，在所述的电极板内部设有供电子束流穿过的束流孔道，通过在谐振加速腔内两个电极板之间建立交变电场，使电子经过时获得加速；在并排设置的谐振加速腔的两侧对应电极板的位置分别设有若干个偏转磁铁，所述偏转磁铁将电子束流进行180度偏转，电子束流相邻两次的偏转方向相反，形成蛇形运动轨迹。

进一步，如上所述的蛇形轨迹多腔电子加速器，其中，所述的电子枪采用栅控电子枪，栅极电压为正弦波、方波或三角波，其频率与所述谐振加速腔的谐振频率相同，并对波形加载直流偏压，用于控制引出电子束团的长度与强度。

进一步，如上所述的蛇形轨迹多腔电子加速器，其中，所述的一对不含有极头的电极板为关于腔体轴线对称的平板，平板的边缘可为直线或曲线。

进一步，如上所述的蛇形轨迹多腔电子加速器，其中，所述的谐振加速腔为柱状腔体，腔体的横截面为圆形、正方形或其它关于中心对称的形状。

进一步，如上所述的蛇形轨迹多腔电子加速器，其中，不同的谐振加速腔之间的谐振频率差小于1％。

进一步，如上所述的蛇形轨迹多腔电子加速器，其中，还包括用于产生和维持加速器内真空的真空系统，用于产生和传输射频功率的射频系统，用于冷却腔体和射频源的冷却系统，用于测量电子束运行参数的束流测量系统，用于控制加速器运行的控制系统，用于加速器支撑和定位的机械系统。

本实用新型的有益效果如下：

(1)采用多个谐振加速腔后，每个腔体的长度可以降低。加速10MeV的电子束，单个腔体的长度为4米左右；采用2个腔体，每个腔体2米左右；采用4个腔体，每个腔体则只要1米左右。腔体长度降低后，可以采用更高加工精度的机床，机械加工的形变也容易控制，总体上的加工难度降低。

(2)如果保持腔体长度不变，采用多个腔体后，腔体内的射频场幅可以降低。腔体内表面的射频损耗功率与腔内加速电场幅值的平方成正比，即如果加速场强降低为1/2，腔体内表面的射频损耗功率可以降低为1/4。而腔体内表面的射频损耗功率的降低可以提高射频功率转换为电子束功率的效率，因为腔体输入的射频功率等于腔体内表面的射频损耗功率与电子束功率的和

(3)采用栅控电压后，电子枪直接引出微脉冲电子束团。微束团的加速与偏转过程中，电子束流包络小，不产生电子损失，从而避免了电子损失造成的腔体发热与形变等，使得强流电子束的加速与传输成为可能。

附图说明

图1为蛇形轨迹双腔电子加速器侧视剖面图；

图2为蛇形轨迹双腔电子加速器俯视图；

图3为栅控电压波形示意图；

图4为栅控电子枪结构示意图；

图5为现有技术的脊形加速器结构示意图；

图6为蛇形轨迹四腔电子加速器俯视图；

图7为蛇形轨迹四腔电子加速器侧视剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。