[发明专利]一种宽能大束斑电子加速器

说明书

本发明涉及一种宽能大束斑电子加速器，包括水平光路和垂直光路，所述水平光路包括依次设置的直线加速器、薄碳靶、螺线管、准直器、α磁铁，直线加速器发射的电子束轰击薄碳靶以降低电子能量，随后束流经螺线管聚焦和准直器准直进入α磁铁，α磁铁将束流进行90°偏转进入垂直光路；所述垂直光路包括依次设置的导向磁铁、3个四极磁铁、扫描磁铁，在后两个四极磁铁之间设置一个六极磁铁。本发明采用电子直线加速器结合薄碳靶的方案，可以获得很大的电子能量调节范围，通过采用一维扩束加一维扫描的束斑扩大方案，可以在有限的束流传输空间内获得很大的束斑，同时束斑的时间结构好，束斑密度更均匀。

技术领域

本发明涉及加速器技术领域，具体涉及一种宽能大束斑电子加速器。

背景技术

电子加速器在科研、国防、医疗、工农业生产等领域有广泛应用。在某些应用领域需要输出的电子能量能够大范围调节。采用静电高压型的电子加速器的调节范围比较大，但是其高压电源和加速管的体积很大，有些应用场合难以安装，同时，静电高压型加速器输出的电子能量有限。

为了获得较高的电子能量，一般采用电子直线加速器。然而，直线加速器输出的电子能量大范围调节存在很大困难。

电子加速器输出的电子束束斑一般为mm量级，一般很难直接利用，需要将束斑扩大，同时大束斑的电子束可以提高利用效率。束斑扩大的方式一般通过扫描磁铁将束流周期性扫描开，使束斑连续的铺满整个平面，或者通过四极磁铁散聚焦，将束流重新分布到所需的面积。采用扫描磁铁的优点是束斑可以很容易地扩大，但存在脉冲时间结构不好的问题。采用四极磁铁直接扩束，可以解决脉冲时间结构的问题，但如果加速器安装空间有限，则存在二维束斑扩大困难和束流损失过大等问题。此外，电子直线加速器输出的电子束能散较大，需要通过偏转磁铁选能，但选能后的电子束斑密度分布在偏转方向上发生畸变，不利于束斑均匀化。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种宽能大束斑电子加速器，从而在有限的束流传输空间内获得很大的束斑，且电子能量调节范围更大，束斑更均匀。

本发明的技术方案如下：一种宽能大束斑电子加速器，包括水平光路和垂直光路，所述水平光路包括依次设置的直线加速器、薄碳靶、螺线管、准直器、α磁铁，直线加速器发射的电子束轰击薄碳靶以降低电子能量，随后束流经螺线管聚焦和准直器准直进入α磁铁，α磁铁将束流进行90°偏转进入垂直光路；所述垂直光路包括对束流进行束斑扩大和均匀化操作的磁铁组合，垂直光路的末端连接实验仓。

进一步，如上所述的宽能大束斑电子加速器，其中，所述直线加速器的电子枪流强可调整，并且薄碳靶的厚度可根据需要进行调整，厚度调节范围一般为0.5-2mm；在不需要用到薄碳靶调节电子束能量时，薄碳靶设置在偏离束流中心线位置，当需要获得更低能量电子束时，将薄碳靶运动到束流中心线位置。

进一步，如上所述的宽能大束斑电子加速器，其中，通过调整所述α磁铁的励磁磁场输出准单能的电子束，所述α磁铁使得偏转前后的束斑分布类型保持一致。

进一步，如上所述的宽能大束斑电子加速器，其中，所述垂直光路包括依次设置的导向磁铁、3个四极磁铁、扫描磁铁，在后两个四极磁铁之间设置一个六极磁铁。

进一步，如上所述的宽能大束斑电子加速器，其中，所述四极磁铁用于束流包络的控制，六极磁铁用于束流均匀化操作，在六极磁铁处X方向的束流包络越小越好，Y方向的束流包络要小于150mm。

进一步，如上所述的宽能大束斑电子加速器，其中，最后一个四极磁铁用于束流在Y方向的扩束，扫描磁铁用于束流在X方向的扩束。

进一步，如上所述的宽能大束斑电子加速器，其中，水平光路和垂直光路的长度均不超过2米。