Способ формирования электронного поля облучения и устройство для его осуществления
Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц, в частности к применяемым в радиационной технологии способам формирования протяженного поля облучения прямоугольной формы с соотношением сторон более чем 10:1 для облучения объектов ускоренными электронами (Э). Больший размер поля облучения определяется размерами обрабатываемого материала и составляет 1-2 м. Способ реализован в устройстве, которое содержит ускоритель 1 Э, систему 2 сканирования пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях, фольговое окно 3 с соотношением сторон более чем 10:1, отклоняющий электромагнит 5 с рамочным магнитопроводом (РМП). Обмотки 6 возбуждения размещены на полюсах 7 РМП, а обмотки 8 возбуждения на ярмах 9 РМП. В цепи возбуждения каждой пары обмоток имеются регуляторы и переключатели полярности тока. Постоянное отклоняющее магнитное поле создают суперпозицией двух магнитных полей с различным распределением индукции в направлении, перпендикулярном поверхности выпускного окна. При этом величину и направление каждого из двух полей регулируют независимо с глубиной регулирования одно относительно другого до 50%. Увеличивается уровень выводимой в атмосферу мощности путем повышения однородности распределения 3 по полю облучения. 2 с.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к ускорительным заряженным частицам, в частности к применяемым в радиационной технологии способам формирования протяженного поля облучения прямоугольной формы с соотношением сторон более чем 10:1 для облучения объектов ускоренными электронами. Больший размер поля облучения определяется размерами обрабатываемого материала и составляет, как правило, 1-2 м. Целью изобретения является увеличение уровня выводимой в атмосферу мощности путем повышения однородности распределения электронов по полю облучения. На фиг.1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 то же, в плане; на фиг.3 электрическая схема питания обмоток возбуждения; на фиг.4 распределение магнитного поля в плоскости поперечного перечного сечения отклоняющего электромагнита при включении обмоток, охватывающих полюса; на фиг.5 распределение магнитного поля при включении яремных обмоток; на фиг.6 изображены проекции траекторий электронов на плоскость поперечного лечения устройства при включении обмоток, охватывающих полюса электромагнита; на фиг.7 проекция траекторий электронов на ту же плоскость при включении обмоток, охватывающих ярма электромагнита; на фиг.8 огибающие. развернутого пучка на фольге выпускного окна при включении различных обмоток возбуждения электромагнита. Устройство для облучения ускоренными электронами содержит ускоритель электронов 1, систему сканирования 2 пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях, протяженное выпускное окно 3 с соотношением сторон более чем 10: 1, закрытое металлической фольгой 4, отклоняющей электромагнит 5 с рамочным магнитопроводом. Обмотки возбуждения 6 размещены на полюсах 7, а обмотки возбуждения 8 на ярмах 9 рамочного магнитопровода. Пучок электронов 10, ускоренный ускорителем 1, разворачивается в двух взаимно перпендикулярных направлениях системой сканирования 2 и направляется на вход расположенного перед выпускным окном 3 отклоняющего электромагнита 5. Магнитное поле электромагнита преобразует развернутый пучок электронов в вертикальный, а подбором соотношения магнитных потоков, создаваемых полюсными 6 и яремными 8 обмотками возбуждения, при помощи регуляторов тока возбуждения 11 и переключателей 12 (см. фиг.3) в цепях обмоток обеспечивается однородность распределения плотности тока пучка электронов по фольге 4. Особенностью предложенного способа и устройства как электрооптической системы является то, что ускоренные электроны на большей протяженности своих траекторий от устройства сканирования до фольги выпускного окна движутся в краевых полях электромагнита на значительному удалении от его апертуры (см. фиг.1). Картина распределения магнитного поля, представленная в виде силовых линий, в поперечном сечении электромагнита существенно различается в зависимости от того, какими обмотками оно создано. Распределение магнитного поля электромагнита при включении полюсных обмоток возбуждения (см. фиг.4) существенно более неоднородно, чем при включении яремных обмоток ( см.фиг.5), и как всякое более неоднородное поле создает и более сильные фокусирующие силы, действующие на движущуюся заряженную частицу при одинаковом удалении ее от вертикальной плоскости симметрии. Различие в действии фокусирующих в поперечном направлении сил видно из фиг.6 и 7. На фиг.6 изображена проекция траекторий электронов на поперечную плоскость для выпускного окна с соотношением сторон 12:1 при включении полюсных, а на фиг.7 яремных обмоток возбуждения электромагнита. Как видно из фиг.6, при включенных полюсных обмотках возбуждения имеется различное число фокусов в вертикальной плоскости симметрии в зависимости от угла сканирования; при включенных же только яремных обмотках имеется только один фокус (см. фиг. 7), однако наблюдается изменение поперечного размера развернутого пучка по длине выпускного окна. Используя принцип суперпозиции магнитного поля, возможно изменить распределение магнитного поля электромагнита наиболее значительно именно в области краевых полей и еще более ослабить фокусирующие силы в поперечном направлении, включив одновременно полюсные и яремные обмотки возбуждения, и этим добиться практического отсутствия зависимости поперечных размеров развернутого пучка от угла входа в электромагнит на фольге выпускного окна с соотношением сторон более чем 10:1. Магнитное поле отклоняющего электромагнита преобразует направленный на его вход развернутый пучок электронов в вертикальный, а регулирование соотношения магнитных потоков, создаваемых полюсными и яремными обмотками, осуществляемое при помощи регуляторов тока возбуждения обмоток, позволяет обеспечить однородную плотность тока ускоренных электронов по полю облучения на фольге выпускного окна. Конфигурации огибающих развернутого в двух взаимно перпендикулярных направлениях пучка на фольге выпускного окна шириной А с соотношением сторон 25: 1 изображены на фиг.8. Здесь I огибающая развернутого пучка при включенных полюсных, II при включенных яремных обмотках и III при включенных и полюсных, и яремных обмотках, причем магнитные потоки полюсных и яремных обмоток в этом случае соответственно равны Фяремн=1,3Фо, Фполюсн=-0,3Фо, где Фо магнитный поток, обеспечивающий вертикальность падения электронов на фольгу при включении только яремных обмоток, т.е. магнитное поле полюсных обмоток составляет 23% поля яремных обмоток и направлено встречно. Распределение магнитного поля и траектории электронов в поле отклоняющего электромагнита получены в результате численных расчетов на ЭВМ и подтверждены экспериментами на действующем макете устройства для облучения ускоренными электронами. В общем случае соотношение магнитных потоков зависит от соотношения геометрических размеров основных электронов устройства для облучения ускоренными электронами и может быть рассчитано либо определено экспериментально с помощью независимойрегулировки токов возбуждения в полюсных и яремных обмотках электромагнита. Как показали оценочные расчеты, глубина регулирования магнитного поля, создаваемого различными парами обмоток, не превышает 50% для различных практически важных вариантов конструкций устройства формирования поля облучения. Изобретение обеспечивает однородное распределение электронов по полю облучения, что дает следующие преимущества: улучшается качество обработки облучаемых изделий; создается более благоприятный температурный режим работы выпускного окна, повышающий его долговечность; увеличивается уровень выводимой в атмосферу мощности. 2
Формула изобретения
1. Способ формирования электронного поля облучения прямоугольной формы с соотношением сторон более чем 10: 1 путем сканирования ускоренного пучка электронов системой переменных магнитных полей в двух взаимно перпендикулярных направлениях и направлении электронов перпендикулярно поверхности прямоугольного фольгового окна путем воздействия на них отклоняющего магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью увеличения уровня выводимой в атмосферу мощности путем повышения однородности распределения электронов по полю облучения, постоянное отклоняющее магнитное поле создают суперпозицией двух магнитных полей с различным распределением индукции в направлении, перпендикулярном поверхности выпускного окна, причем величину и направление каждого из двух полей регулируют независимо с глубиной регулирования одно относительно другого до 50% 2. Устройство для формирования протяженного электронного поля облучения, содержащее ускоритель электронов, систему сканирования пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях, расположенное в плоскости, параллельной оси ускорителя, фольговое окно прямоугольной формы с соотношением сторон более чем 10:1, отклоняющий электромагнит с рамочным магнитопроводом, охватывающим апертуру окна, и двумя согласно включенными обмотками возбуждения, охватывающими полюса отклоняющего электромагнита, отличающееся тем, что отклоняющий электромагнит снабжен двумя дополнительными обмотками возбуждения, расположенными на ярмах рамочного магнитопровода, причем в цепи возбуждения каждой пары обмоток включены регуляторы и переключатели полярности тока.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 14.10.2006
Извещение опубликовано: 10.01.2008 БИ: 01/2008
