УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАМИ Советский патент 1995 года по МПК H05H5/00 

Изобретение относится к радиационной технике.

Целью изобретения является повышение однородности распределения дозы по толщине облучаемого изделия путем его двустороннего облучения, что позволяет улучшить качество облучаемого изделия.

Существо изобретения поясняется на чертеже.

Устройство для облучения содержит ускоритель 1 электронов, который через патрубок 2 присоединен к вакуумной камере 3 распределения пучка, имеющей две полости 4 и 5 развертки пучка, содержащие на выходе обращенные друг к другу фольговые выпускные окна 6 и 7 для облучения объекта 8 с двух сторон. На патрубке 2 установлен импульсный электромагнит 9, обмотка 10 которого подключена к генератору прямоугольных импульсов 11. Электромагнит 9 поочередно направляет пучок в электромагниты 12 и 13 с С-образными магнитопроводами. Каждый из электромагнитов содержит по две обмотки 14, 15 и 16, 17. Обмотки 14 и 16 соединены последовательно и подключены к генератору развертки 19, соединенному со схемой коррекции 20, обеспечивающей уменьшение скорости изменения тока развертки по мере перемещения электронного пучка в направлении к удаленным от ускорителя 1 краям отклоняющих электромагнитов 21 и 22. Отклоняющие электромагниты 21 и 22 предназначены для создания постоянного во времени и однородного по ширине полюсов магнитного поля, обеспечивающего направление электронов на облучаемый объект 8 под углом, близким к прямому. Электромагниты установлены непосредственно перед выпускными окнами 6 и 7, которые обращены навстречу друг другу и содержат рамочные магнитопроводы, причем плоскости рамок магнитопроводов параллельны плоскостям выпускных окон. Для упрощения чертежа обмотки отклоняющих электромагнитов и питающих их источник не показаны.

Устройство работает следующим образом.

Сформированный ускорителем 1 электронный пучок проходит между полюсами импульсного электромагнита 9, на который подаются прямоугольные разнополярные импульсы тока (меандр) от генератора 11. При одной полярности пучок направляется на некоторое время в электромагнит 12, при другой полярности - в электромагнит 13. В электромагнитах 12 и 13 создано постоянное магнитное поле, благодаря подключению обмоток 14 и 16 к источнику постоянного тока 18, которое направляет электронный пучок, отклоняя его на угол ϕ_o к оси ускорителя в межполюсное пространство электромагнитов 21 и 22. Однополярными импульсами тока генератора развертки 19, подключенного к обмоткам 15 и 17, производится сканирование пучка по апертуре электромагнитов 21 и 22 на угол Δϕ и далее распределение его по объекту 8.

Постоянное однородное магнитное поле, возбуждаемое в отклоняющих электромагнитах 21 и 22, отклоняет развернутый электронный пучок в сторону облучаемого объекта 8, обеспечивая направление центральной траектории электронов (штрихпунктирная линия) на объект под углом 90^о. При исходном угле ϕ_o отклонения пучка, обеспечиваемом постоянным током в обмотках 14 и 16, равном 10-15^о, и угле сканирования, равном 8-10^о, характеристики электронного пучка после прохождения отклоняющих электромагнитов 21 и 22 оказываются пригодными для практического использования в радиационных процессах с глубинной обработкой плоских изделий, так как угол наклона крайних траекторий лежит в пределах ±Δϕ/2, т.е. 4-5^о, поэтому глубина проникновения электронов в объект по ширине развертки изменяется весьма незначительно.

Как видно из чертежа, центральная траектория развернутого электронного пучка, показанная штрихпунктирной линией, после прохождения через магнитное поле отклоняющего электромагнита 21 или 22 оказывается смещенной относительно его центра и относительно центра выпускного окна 6 или 7, что приводит при линейном изменении тока развертки к уменьшению плотности электронного потока по мере удаления пучка от края электромагнита 21 или 22, примыкающего к камере 3 распределения пучка, и, следовательно, к неравномерному облучению объекта 8 по ширине. Для обеспечения однородности распределения электронного потока скорость V перемещения пучка по апертуре электромагнитов 21 и 22 должна быть постоянной, что соответствует соотношению:
v= fZ = = const где ϕ- угловое положение пучка;
β- высота электромагнитов 12 и 13 над апертурой отклоняющих электромагнитов 21 и 22;
f - частота развертки;
Z - ширина облучения;
t - время.

Интегрирование соотношения дает следующее выражение для условия однородности (для тока развертки 1/t) или поля Н(t):
I(t) ~ H(t) = · sin arcctg
где W - энергия электронов;
Е_о - 0,511 МэВ - энергия покоя электрона;
b - размер полюсов электромагнитов 12 и 13 развертки вдоль движения пучка.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАМИ по авт. св. N 727087, отличающееся тем, что, с целью повышения однородности распределения дозы по толщине облучаемого изделия путем его двустороннего облучения, в устройство введены импульсный электромагнит, установленный на выходе ускорителя и подключенный к генератору биполярных импульсов тока, вторая система электромагнитной сканирующей развертки, второй постоянный магнит и второе фольговое выпускное окно, расположенные зеркально-симметрично первым относительно продольной оси ускорителя.