УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОСТОРОННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ Советский патент 1995 года по МПК H05H7/00 G21K1/08 

Изобретение относится к области радиационной техники, в частности к устройствам для многостороннего облучения ускоренными электронами длинномерных изделий, имеющих преимущественно цилиндрическое поперечное сечение.

Известно устройство для многостороннего облучения цилиндрических тел, в котором электронный пучок сканируется в вакуумной камере в поперечном и продольном направлениях и выводится в атмосферу через выпускное окно. Выведенный пучок направляется на облучаемый объект при помощи двух магнитов с постоянными во времени полями противоположного направления, причем облучаемый объект перемещается вдоль короткой стороны выпускного окна. Ввиду малого зазора между полюсами соседних магнитов при одновременно большом межполюсном зазоре каждого магнита, выбираемого с учетом ширины выпускного окна и рассеяния электронов на фольге и в воздухе, образуется "закоротка" магнитной цепи, приводящая к снижению величины поля в рабочем зазоре, в результате чего эффективность магнитной системы снижается.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для многостороннего облучения, содержащее последовательно расположенные ускоритель электронов, системы сканирования и выводы электронного пучка в атмосферу через выпускное окно и системы формирования выведенного пучка с помощью электромагнитов.

В известном устройстве развернутый и выведенный пучок электронов расчленяется на три части, причем средняя часть пучка направляется на облучаемый объект непосредственно, а две другие части направляются на тот же объект с помощью двух С-образных магнитов, расположенных симметрично относительно оси облучаемого объекта.

В этом устройстве электромагниты пространственно разнесены, магнитные потоки в них оказываются независимыми и эффективность использования магнитной системы повышается. Кроме того, в устройстве осуществляется трехстороннее облучение, улучшающее однородность облучения. К недостаткам известного устройства следует отнести малый коэффициент использования мощности электронного пучка, который в лучшем случае достигает величины 0,5-0,7 при облучении объектов максимально возможного диаметра облучаемого изделия и пропорционально уменьшается с уменьшением его диаметра. Уменьшение коэффициента использования пучка вызывается тем, что после рассеяния в фольге выпускного окна пучок проходит в атмосфере расстояние, сравниваемое с продольным размером окна, где он дополнительно рассеивается.

Целью изобретения является повышение коэффициента использования мощности электронного пучка.

Цель достигается тем, что в устройстве для многостороннего облучения изделий, содержащем последовательно расположенные ускоритель электронов, системы сканирования и вывода электронного пучка в атмосферу и электромагнитные системы формирования и наведения пучка, система формирования выполнена из двух или более пар соленоидов, оси которых параллельны большей стороне выпускного окна, причем соленоиды, составляющие пару, расположены симметрично относительно плоскости продольного сканирования, их продольный размер превышает длину сканирования, а направление полей противоположно. Кроме того, обмотки каждой пары соленоидов соединены последовательно и подключены к источнику питания с возможностью независимой регулировки тока, обмотки и сердечники соленоидов размещены внутри герметичных экранов из немагнитного материала. Общий вид устройства схематически показан на фиг. 1. На фиг. 2 показано поперечное сечение устройства и расположение облучаемого объекта относительно устройства.

Устройство, приведенное на фиг. 1 и 2, содержит ускоритель 1, устройство для сканирования в виде магнита 2, за которым расположена выходная вакуумная камера 3, вдоль большей стороны 4 которой сканируется пучок электронов, и симметрично меньшей стороне 5 которой располагается облучаемый объект 6, и систему формирования и наведения, включающую две пары соленоидов 7, 8 и 9, 10, с обмотками 11 намагничивания, источник 12 тока, регуляторы 13, 14, экраны 15.

На выходе камеры 3 расположено выпускное окно 16, по фольге 17 которого сканируется ускоренный пучок 18, разделяющийся на три части центральную 19, и две крайние 20 и 21.

Устройство работает следующим образом.

Сформированный и выделенный из ускорителя 1 электронный пучок 18 сканируется в вакууме магнитом 2 по фольге 17 выпускного окна 16 вдоль его большой стороны 4. Облучаемый объект 6 размещается вдоль большей стороны 4 и симметрично относительно меньшей стороны 5 окна 16 и перемещается (движение показано стрелкой) параллельно плоскости окна 16. При этом центральная часть 19 развернутого и выведенного пучка в атмосферу непосредственно направляется на одну сторону объекта, а крайние его части 20 и 21 сначала отклоняются в противоположные стороны полем пары соленоидов 7 и 8, а затем направляются на объект 6 при помощи полей другой пары соленоидов 9 и 10.

Необходимое отклоняющее поле в любом из соленоидов создается за счет намагничивающей обмотки 11, подключенной к источнику 12 постоянного тока через регуляторы 13 и 14. Соленоиды 7, 8, 9 и 10 заключены в экраны 15.

Размер поля, т.е. продольный размер соленоида, определяется длиной выпускного окна, которая в свою очередь зависит от выводимой мощности пучка. Так как для отклонения пучка используется внешнее поле соленоида, силовые линии которого имеют форму вытянутого эллипса, то длина соленоида выбирается больше, чем длина сканирования пучка, чтобы вынести из рабочей зоны концевые, неравномерные, зоны магнитных полей соленоидов.

Использование соленоидов в качестве магнитов, формирующих выведенный в атмосферу пучок электронов в поперечном сечении окна, позволяет значительно сократить расстояние, проходимое электроном в воздухе от точки выхода из фольги до облучаемого объекта, и тем самым потери пучка и, в конечном итоге, повысить КПД установки.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОСТОРОННЕГО ОБЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно расположенные ускоритель электронов, системы сканирования и вывода электронного пучка в атмосферу и электромагнитные системы формирования и наведения пучка, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента использования мощности электронного пучка, система формирования выполнена из двух или более пар соленоидов, оси которых параллельны большей стороне выпускного окна, причем соленоиды, составляющие пару, расположены симметрично относительно плоскости продольного сканирования, их продольный размер превышает длину сканирования, а направление полей противоположно. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обмотки каждой пары соленоидов соединены последовательно и подключены к источнику питания с возможностью независимой регулировки тока. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обмотки и сердечники соленоидов размещены внутри герметичных экранов из немагнитного материала.