Устройство для облучения изделий пучком электронов

 

(19)SU(11)1190953(13)A1(51)  МПК ⁶    _H05H5/00(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПУЧКОМ ЭЛЕКТРОНОВ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке устройств для радиационной многосторонней обработки различной формы. Целью изобретения является повышение однородности дозы облучения путем создания нескольких азимутальносимметричных пучков, а также увеличение коэффициента использования электронного тока путем развертки электронного пучка в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. На фиг. 1 дана общая схема устройства; на фиг. 2 - поперечное сечение в плоскости поворотно-развертывающих электромагнитов. На фиг. 3 и фиг. 4 показаны графики зависимости от времени токов круговой развертки; на фиг. 5 - модулирующих импульсов; на фиг. 6 - импульсов ускоряющего напряжения; на фиг. 7 - траектория пучка (сплошная линия) и общее поле облучения в виде прямоугольника (пунктирная линия). На фиг. 8 показан вариант устройства с питанием электромагнитов развертки от генераторов прямоугольных импульсов. На фиг. 9 и фиг. 10 показаны формы токов генераторов прямоугольных импульсов; на фиг. 11 - модулирующих импульсов в последнем варианте. Устройство для многостороннего облучения (фиг. 1) содержит источник ускоряющего напряжения 1 в виде высоковольтного трансформатора, электронную пушку 2 с модулирующим электродом (сеткой) 3, ускорительную трубку 4, на выходе которой установлены электромагниты развертки пучка 5. Рабочие зазоры электромагнитов взаимно перпендикулярны, а обмотки 6 и 7 подключены к генератору развертки 8: одна непосредственно, а другая - через фазовращатель 9, осуществляющий сдвиг одного из токов на 90^о, в результате чего осуществляется круговая развертка. Модулирующий электрод 3 электронной пушки 2 подключен к модулятору 10, частота работы которого кратна частоте генератора развертки 8 и синхронизована с ним по фазе с помощью синхронизатора 11. Синхронизатор 11 осуществляет также синхронизацию модулирующих импульсов с импульсами ускоряющего напряжения благодаря связи его с обмоткой высоковольтного трансформатора 1. Электромагнитная система, направляющая электронные пучки на изделие 12, состоит из поворотно-развертывающих электромагнитов 13 и поворотных электромагнитов 14, число которых (тех и других) равно выбранному числу сторон облучения. Обмотки 15 электромагнитов 13 запитаны от генератора развертки 16, частота работы которого в несколько раз выше частоты генератора развертки 8. Кроме того, на обмотки 15 подается постоянный ток от источника 17, в результате чего осуществляется поворот пучков к изделию с одновременным сканированием. Обмотки 18 поворотных электромагнитов 14 запитаны от источника постоянного тока 19. В варианте на фиг. 8 в устройство введены источник ускоряющего напряжения 20 в виде высоковольтного трансформатора с выпрямительными элементами, генераторы двуполярных импульсов 21 и 22, электромагнит поперечной развертки 23, генератор поперечной развертки 24. Устройство работает следующим образом. Сформированный электронной пушкой 2 импульсный пучок электронов ускоряется трубкой 4 во время приложения к ней синусоидального напряжения от источника 1 одной полярности и на выходе распределяется по электромагнитам 13 электромагнитами 5 посредством круговой развертки. Круговая развертка обеспечивается двумя электромагнитами, установленными друг за другом по ходу пучка. Магниты установлены взаимно перпендикулярно так, что силовые линии магнитного поля в рабочих зазорах также взаимно перпендикулярны. Обмотки 6 и 7 электромагнитов запитаны со сдвигом токов развертки I_p1 и I_p2 (фиг. 3 и 4) по фазе на 90^о, в результате чего в плоскости электромагнитов 13 (А-А фиг. 1) пучок движется по окружности (фиг. 2). Благодаря тому, что частота генератора развертки 8 синхронизована блоком синхронизации 11 с частотой модуляции тока пучка (модулирующее напряжение U_мод, отпирающее пушку, показано на фиг. 5) импульсы тока пучка (фиг. 2) оказываются пространственно привязанными к рабочим зазорам электромагнитов 13. Модуляцией достигается также необходимая степень моноэнергетичности пучка, так как ускорение производится в области вершин ускоряющих полусинусоид (U_уск - фиг. 6), где ускоряющее напряжение меняется в пределах, задаваемых длительностью модулирующих импульсов. Таким образом, совместным действием модуляции и круговой развертки осуществляется поперечная развертка пучка по облучаемому изделию 12. Продольная развертка осуществляется электромагнитами 13. Частота сканирования выбирается в несколько десятков раз выше частоты круговой развертки, например в 20-40 раз. Тогда за один период круговой развертки при четырехстороннем облучении пучок за время поперечной развертки, равное времени работы электронной пушки, 5-10 раз успевает переместиться вдоль изделия, создавая распределенное поле облучения (фиг. 7). В варианте, показанном на фиг. 8, устройство работает следующим образом. При отсутствии модулирующих импульсов от модулятора 10 на выходе из ускорительной трубки 4 существует стационарный электронный пучок, который распределяется по поворотно-развертывающим электромагнитам 13. Распределение осуществляется поочередной подачей пар разнополярных импульсов тока на обмотки 6 и 7 электромагнитной системы. Импульсы следуют с паузой, равной периоду пары импульсов. За время паузы тока в одном из электромагнитов пара импульсов воздействует на другой электромагнит и наоборот, очередность воздействия задается синхронизатором 11, который вырабатывает также запускающие импульсы для модулятора 10. Импульсы модулятора запирают электронную пушку 2 на время смены полярности импульсов, чтобы электронный пучок при переброске из одного электромагнита 13 в другой не воздействовал на стенки вакуумной камеры выходного устройства. В предложенном устройстве ограничение на площадь выпускного окна в значительной степени преодолевается, поскольку, как это непосредственно видно из фиг. 1, размер поля облучения вдоль оси изделия ограничен длиной полюсов отклоняющих магнитов со стационарным полем, которая может достигать величины 1,5-2,0 м. По этой причине ограничение по величине выходной мощности практически отсутствует. Коэффициент использования пучка может быть доведен до 90-95%, так как размер поперечной развертки может быть выбран равным диаметру изделия.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ПУЧКОМ ЭЛЕКТРОНОВ, содержащее ускоритель электронов с электронной пушкой, подключенный к источнику ускоряющего напряжения, электромагниты развертки, установленные на выходе ускорителя и подключенные к ним генераторы развертки, а также расположенные после электромагнитов развертки поворотные электромагниты постоянного магнитного поля, отличающееся тем, что, с целью повышения однородности дозы облучения изделий и увеличения коэффициента использования электронного тока, в устройство введены дополнительные поворотно-развертывающие электромагниты и подключенные к ним источники постоянного тока и генераторы пилообразного тока, а также модулятор тока пучка, при этом дополнительные поворотно-развертывающие электромагнитны расположены между электромагнитами развертки и поворотными электромагнитами, а модулятор тока пучка подключен к электронной пушке. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электромагниты развертки подключены к генераторам развертки по схеме круговой развертки: один непосредственно, а другой через 90^o - фазовращатель. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен генератор прямоугольных двуполярных импульсов, к которому подключен по крайней мере один из электромагнитов развертки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---