一种工业辐照电子直线加速器

摘要

一种工业辐照电子直线加速器，包括机架，机架为整体式结构，包括塔架、主梁框架以及底座，其中主梁框架是由钢型材制成的格构式结构，包括主梁、位于主梁前部的上平台、下平台以及位于主梁后部中平台，主梁的中部和下部分别向前伸出形成用于支撑固定加速管组件和大扫描盒的悬臂结构；塔架结构包括上塔架和下塔架，上塔架和下塔架分别设于主梁框架的上平台和下平台上，在上塔架与下塔架之间设有加速管构架，在中平台上设有脉冲变压器支座，脉冲变压器的上方设置有速调管、微波波导组件；底座位于主梁框架下方，底座内设有冷却排风系统。本发明结构合理，将整机受力构造、外观造型、使用功能巧妙地结合为一体，降低了应用方技术门槛，便于推广。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子直线加速器，具体涉及一种整体型立式工业辐照电子直线加速 器。

背景技术

对于工业辐照行业，有许多采用加速电子的射线源，如果要求射线的能量比较高， 例如要达到10MeV，通常采用电子直线加速原理的加速器，用微波电磁场对电子进行 加速。由于电子直线加速及电子加速后漂移、偏转扫描及输出所需的在电子加速方向上 的空间距离比较大，所以通常的直线加速器都是卧式布置。但是对于工业辐照而言，卧 式布置的加速器有诸多不便，相对垂直布置的直线加速器而言，由于其射线方向平行于 地面，增加了射线屏蔽设施的建筑成本。目前常用的垂直布置的高能电子直线加速器， 所占空间都比较大，一般都是分部件现场组装，利用建筑楼层或墙体固定设备部件。所 以通常在应用的工业辐照用的直线电子加速器无论是卧式布置还是垂直布置其实质上 还是实验室搭建形式的组合系统，需要现场组装调试，技术和质量难以保证，运行维护 管理困难。另外，构成电子加速器的部件如电子枪、加速管等科技含量非常高，又非常 精密，必须在高真空状态下工作，在使用现场条件下组装必定对设备的精度和性能带来 影响；现场对设备抽高真空烘烤老练及调试都是技术要求非常高的工作，历时也很长， 所以这种形式的加速器对于设备的应用方有较大的技术门槛，致使其作为工业设备应用 和推广还存在较大差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构合理、使用方便 的整体型立式结构的工业辐照电子直线加速器，将整机受力构造、外观造型、使用功能 巧妙地结合为一体，降低了应用方技术门槛，便于推广。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种工业辐照电子直线加速器， 包括机架，机架上安装有电子枪、加速管组件、脉冲变压器、大扫描盒以及真空系统、 输出束流检测装置、冷却排风系统、微波波导组件部件，其特征在于：所述机架为整体 式结构，包括塔架、主梁框架、大扫描盒围护构架以及底座，

其中主梁框架是由钢型材制成的格构式结构，主梁框架包括主梁、位于主梁前部 的上平台、下平台以及位于主梁后部的中平台，主梁的中部和下部分别向前伸出形成用 于支撑固定加速管组件和大扫描盒的悬臂结构；

塔架结构包括上塔架和下塔架，上塔架和下塔架分别固定于主梁框架的上平台和 下平台上，在上塔架与下塔架之间架设有用于安装加速管组件的加速管构架，电子枪位 于加速管构架的顶部，大扫描盒设置在下塔架内通过大扫描盒围护构架固定，输出束流 检测装置位于大扫描盒的下方一侧；

在主梁框架后部的中平台上设置有用于固定脉冲变压器的脉冲变压器支座，在脉冲 变压器的上方设置有速调管、微波波导组件；

底座位于主梁框架的下方，与主梁框架装配连接，在底座内设有冷却排风系统。

作为改进，所述上塔架和下塔架均采用钢型材制成，上塔架上设有围护罩，并设有 用于控制横向变形的K形腹杆，在上塔架的底部与中平台之间支撑有用于控制前后变形 的两根型钢斜撑。

作为改进，所述加速管构架是由四片桁架围拢后通过螺栓与四根铝合金支柱连接固 定而成的截面为正方形结构，其中桁架是由数块依次排列的K形斜杆组装而成，在每一 层K形斜杆的横杆位置设置有一块支撑板。

作为改进，所述K形斜杆为3～6块，支撑板为呈菱形布置的厚铝板，厚铝板与加速 管构架的四角之间形成作为各种管道及线路通道的空隙，在桁架的底部连接有两块厚 板，通过若干调节螺栓连接到下平台上的固定台上。

再改进，所述脉冲变压器支座采用槽钢制作而成，设置在主梁框架中部后侧的中平 台上，脉冲变压器支座上设有脉冲变压器调整机构。

再改进，所述脉冲变压器调整机构包括设置在脉冲变压器支座上用于控制水平方向 调节的螺杆以及设置在脉冲变压器支座的四角用于控制垂直方向调节的支撑脚；其中水 平方向调节的螺杆是由前后设置的第一螺杆和左右设置的第二螺杆组成，第一螺杆为平 行的二根，用于控制水平方向前后位置的调节，第二螺杆为平行的二根，用于控制水平 方向左右位置的调节，在第一螺杆上设有当位置调整时用于防止滑动的滑轮卡扣。

再改进，所述大扫描盒围护构架包括竖直设置的8根铝合金立柱，铝合金立柱分别 固定连接在主梁下部伸出形成的悬臂结构上，在相邻的铝合金立柱之间设置有挡板，并 在其中二根铝合金立柱之间布置有用于提高大扫描盒的横向稳定性的支架调节组件。

进一步改进，所述底座为箱式结构，在底座的非重心处一侧设有可脱卸的悬臂脚结 构，悬臂脚与主梁框架的底部连接后形成可引导气流从侧向风道接口排出的风斗结构。

进一步改进，所述底座位于重心处一侧的上部和中部分别设有用于安装冷风机和预 抽机组的安装腔，底座下部两侧设有侧向风道抽风口。

进一步改进，所述主梁框架的左右两侧分别设有二个高低不同的用于支撑骨架和装 饰外观的骨架柱和侧立柱，在主梁框架的前后部设有作为加固和外形补充作用的凹槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：机架为整体式结构，其中主梁框架和塔架采 用钢型材制成，既轻便又有较高的刚度，底座采用箱式结构，机架中部和下部有主梁伸 出形成悬臂结构，用以支持固定加速管组件、大扫描盒部件，使得机架结构坚固、体积 小、造型美观，满足各种功能要求；加速管构架用4片桁架连接4根铝合金立柱制成， 刚度高，轻便，内部空间大，外部造型美观；脉冲变压器支座上设有脉冲变压器调整机 构，可以对脉冲变压器进行上下及水平方向的调整；设置有大扫描盒围护构架，提高大 扫描盒设置及工作的稳定性。本发明结构合理，将整机受力构造、外观造型、使用功能 巧妙地结合为一体，降低了应用方技术门槛，便于推广

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的右视图；

图4为图1的前视图；

图5为图4中加速管构架的结构示意图；

图6为图5的侧视图；

图7为图1中脉冲变压器以及脉冲变压器支座的结构示意图；

图8为图7中脉冲变压器支座的俯视图；

图9为图1中底座的结构示意图；

图10为本发明实施例工业辐照电子直线加速器的各个部件的连接图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，本实施例的工业辐照电子直线加速器，包括机架以及安装在机架上的电 子枪6、加速管组件5、脉冲变压器8、大扫描盒10以及真空系统、束下系统12、冷却 排风系统、微波波导组件13、速调管17、第一离子泵14、第二离子泵15和第三离子泵 16等部件，机架为整体式结构，具有坚固、体积小、造型美观的特点，机架包括塔架、 主梁框架3、大扫描盒围护构架9以及底座11，塔架和主梁框架3均采用钢型材制造而 成，既轻便又有较高的刚度，即使横向摆放运输震动引起的弹性形变也非常微小，不至 于对加速器各精密部件的安装带来影响，其中主梁框架3为格构式结构，主梁框架3包 括主梁31、位于主梁31前部的上平台32、下平台33以及位于主梁31后部的中平台34， 主梁31的中部和下部分别向前伸出形成用于支撑固定加速管组件5和大扫描盒10的悬 臂结构，塔架结构包括上塔架1和下塔架2，上塔架1和下塔架2均采用钢型材制成， 分别固定于主梁框架3的上平台32和下平台33上，上塔架1上设有围护罩1.1，并设 有用于控制横向变形的K形腹杆1.2，在上塔架1的底部与中平台34之间设有用于控制 前后变形的两根型钢斜撑1.3，构件内力计算控制杆件应力在非常小的范围，保证了构 件弹性变形极小，在上塔架1与下塔架2之间架设有用于安装加速管组件5的加速管构 架4，电子枪6位于加速管构架4的顶部，电子枪6的下端侧部设有微波输入口20，微 波输入口20与微波波导组件13相连接，微波波导组件13的另一端与速调管17相连接； 加速管组件5是一非常精密的组件，长数米，外面装聚焦磁场线圈，重量在几百公斤以 上，还有许多冷却与恒温管路，因此要有科学合理的结构来保证其可靠性，加速管构架 4是由四片桁架41围拢后通过螺栓与四根铝合金支柱42连接固定而成的截面为正方形 结构，其中每片桁架41是由4块依次排列的K形斜杆43组装而成，在每一层K形斜 杆43的横杆位置设置有一块支撑板44，支撑板44为呈菱形布置的厚铝板，厚度保证正 常使用的强度就可以了，支撑板44通过螺栓与桁架41固定，既对K形斜杆43的节点 形成坚固的支撑，又能对聚焦线圈有较好的承重，支撑板44与加速管构架4的四角之 间形成的空隙还能作为构架内各种管道及线路的通道，整个构架刚度高，轻便，内部空 间大，外部造型美观，可保护加速管组件5不受变形，另外，在桁架41底部连接两块 厚板，通过8个调节螺栓连接到下平台33上的固定台上，可以对加速管组件5的位置 作精密调整；大扫描盒10设置在下塔架2内通过大扫描盒围护构架9固定；大扫描盒 围护构架9包括竖直设置的8根铝合金立柱91，铝合金立柱91分别固定连接在主梁31 下部伸出形成的悬臂结构上，在相邻的铝合金立柱91之间设置有挡板92，并在其中二 根铝合金立柱91之间布置有用于提高大扫描盒10的横向稳定性的支架调节组件93，大 扫描盒10底部四角有四个调节螺杆，中部通过支架调节组件93的四个螺丝调节，使整 个大扫描盒10位置可以作精确调整并可靠固定，输出束流检测装置12位于大扫描盒10 的下方一侧，测量时通过电机和减速装置传动使输出束流检测装置12转到扫描窗下方， 测量完后再转回大扫描盒10侧面；在主梁框架3后部的中平台34上设置有用于固定脉 冲变压器8的脉冲变压器支座7，速调管17设置在脉冲变压器9的上方，能使输送微波 的波导管距离缩至最短，减少损耗；脉冲变压器支座7采用槽钢制作而成，脉冲变压器 支座7上设有可左右前后上下作精密调整的脉冲变压器调整机构，脉冲变压器调整机构 包括设置在脉冲变压器支座7上用于控制水平方向调节的螺杆以及设置在脉冲变压器支 座7的四角用于控制垂直方向调节的支撑脚73；其中水平方向调节的螺杆是由前后设置 的第一螺杆71和左右设置的第二螺杆72组成，第一螺杆71为平行的二根，用于控制 水平方向前后位置的调节，第二螺杆72为平行的二根，用于控制水平方向左右位置的 调节，在第一螺杆71上设有当位置调整时用于防止滑动的滑轮卡扣74，这样就使得脉 冲变压器支座7可进行可左右前后上下作精密调整的装置，保证脉冲变压器8上的速调 管17微波接口与微波波导组件13的精确对准；底座11位于主梁框架3的下方，与主 梁框架3装配连接，底座11为箱式结构，为便于运输和安装，在底座11的非重心处一 侧设有可脱卸的悬臂脚111，安装货物传输设备时可卸掉方便安装，束下系统部件体积 较大，只能从侧面移入到加速器电子束中心部位，悬臂脚111与主梁框架31的底部连 接后形成可引导气流从侧向风道接口排出的风斗结构，底座11位于重心处一侧的上部 和中部分别设有用于安装冷风机18和预抽机组19的安装腔，底座11下部两侧设有侧 向风道抽风口112，可以用来连接排风管道，能有效地将加速器辐照过程中产生的氮氧 化物气体排走，降低辐照室的臭氧浓度；另外，在主梁框架3的左右两侧分别设有二个 高低不同的用于支撑骨架和装饰外观的骨架柱36和侧立柱35，在主梁框架3的前后部 设有作为加固和外形补充作用的凹槽37。

工作原理是这样的：位于最顶端的电子枪6，在阴极数十KV的负高压的作用下向 下方加速管发射电子，同时速调管17放大的高功率微波信号通过微波波导组件13输入 到加速管组件5，加速管组件5是盘荷波导结构，微波功率通过盘荷波导一个个谐振腔 前进的同时对电子枪6过来的电子不断进行加速，在加速管组件5末端达到接近光速的 速度。从加速管组件5出来的高能电子通过漂移段，经输出束流检测装置12，进入扫描 偏转装置，再经大扫描盒10钛窗输出到大气环境中，用于工业辐照。输出的高能量电 子束是脉冲形式的，本实施例的输出脉冲宽度2us～17us大范围可调，脉冲重复频率20～ 650Hz大范围可调，高功率输出模式与低功率、高纯能谱模式方便转换，以很好地适应 各种不同的工业产品辐照要求。输出束流及束流能量情况能实时监测，还能对输出束流、 能谱、扫描均匀度随时测量。