电子束辐射方法和设备技术

一种用于电子束辐射的方法和设备（１１），其中，三角波发生器（２２）用于提供三角波电流给扫描线圈（１７），以在第一扫描方向（Ｙ）上移动电子束；方波发生器（２１）用于提供方波电流给偏转线圈（１６），以在垂直于第一扫描方向（Ｙ）的第二扫描方向（Ｘ）上移动电子束；三角波发生器提供的三角波电流被调制，以消除扫描线圈的磁滞效应。此外，相对于三角波电流的峰值，方波电流上升沿被同步并偏移一个预定时期，以便沿第二扫描方向分散电子束路径上的折返点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于处理如热电厂产生的废气之类的电子束辐射设备，或者这样一种电子束辐射设备，即，它用大电子流辐射来提高比如交联树脂之类的物质的质量。更具体地说，本专利技术涉及这样的电子束辐射方法和设备，其中，电子束在扫描运动中移动，同时通过辐射窗口箔片而进入大气。附图说明图1表示上述用途的电子束辐射设备的例子。用于处理烟道气的这种设备主要包括用于产生直流高压的电源10；电子束辐射设备11，用于向烟道气辐射电子束；以及通道19，用于传输烟道气。通道19沿窗口箔片15设置，该窗口作为从电子束辐射设备11辐射电子束的出口。窗口箔片15用钛或类似材料的薄片制成。通过窗口箔片15向外辐射的电子束对烟道气中的氧分子(O2)和水蒸气分子(H2O)进行辐射。这些分子变成了强氧化基，如OH，O，和HO2。这些氧化基氧化有毒成分SOx，NOx，等，同时产生中间产物硫酸和硝酸。这些中间产物与事先引入的氨气反应产生硫酸铵盐和硝酸铵盐，它们可以用作化肥。可见这样的废气处理系统可以除掉烟道气中的有害成分，例如SOx和NOx，并产生有用的硫酸铵盐和硝酸铵盐材料作为副产物。电子束辐射设备11包括热离子发生器12，如热灯丝；加速管，用于加速热离子发生设备12辐射的电子束；偏转线圈16(电磁铁)，通过利用方波电流产生磁场而横向偏转电子束；以及扫描线圈17(电磁铁)，通过给该电子束施加一个磁场而纵向移动被控制的电子束。当然，热离子发生设备、加速电极、和偏转/扫描磁极被放入真空管18a和18b中，保持着约10-6帕的高真空气氛。通过向扫描线圈16和偏转线圈17供电，并使用电磁铁形成磁场，使高能电流通过窗口箔片在预定的范围入射到通道19的预定区域，同时偏转电子束并且使电子束在扫描方向上运动。如上所述，这类电子束辐射设备必须在真空环境下向大气辐射高速的电子流。通常，为了在辐射电子流时获得高电子传输效率，该窗口箔片由厚度大约几十微米比如40μm的纯钛薄膜或钛合金薄膜构成。这个窗口箔片利用固定法兰被固定在真空管18a的末端。窗口箔片较大，约为3×0.6米。其外表面的压力约为1000hPa，即大气压力，内表面为真空管内的真空气压10-6Pa。下面，将介绍电子束的偏转和扫描。三角波发生器22提供如图2A所示的三角波电流给扫描线圈17，以移动电子束，使其在Y方向扫描，如图3所示。方波发生器21提供如图2B所示的与三角波同步的方波电流给偏转线圈16，以移动电子束，使其在与Y方向垂直的X方向扫描，如图3所示。当线圈16和17被电流激励后，电子束被加速管13加速并进入偏转/扫描区域，以沿图3所示的方形路径扫描。该电子束穿过窗口箔片15射向目标物质。在图2A和2B中的时间点T1和T2之间方波电流被固定为+Q，并且当来自三角波发生器的电流由+P变到-P时，形成如图3的路径Y1；当三角波电流在时间点T2达到峰值-P并且方波电流从+Q变化到-Q，形成路径X1。同样，当在时间点T2和T3之间三角波电流由-P变到+P时，形成路径Y2；而当方波电流由-Q变为+Q时，在时间点T3形成X2。图4表示扫描线圈17的磁滞特性。当扫描线圈17在扫描方向移动电子束时，在Y方向的两个转折点处，对于扫描线圈电流来说即为三角波电流开始上升或下降的跃迁点处，扫描线圈17的电流I和磁通密度B的关系有磁滞特性。在这些点，磁通密度B不随电流I变化，这就降低了电子束的扫描速率。因此，无论何时三角波电流I的峰值(+P和-P)进入磁通密度B的饱和区，即使电流I大小变化，磁通密度B也不改变，从而，造成电子束的扫描速率变化，因此电子束的辐射量变得不均匀。再来参照图4中的I与B磁滞特性，磁通密度B不会根据电流I的上升和下降成比例的升降，而是在短时间内保持不变。因此，电子束在该时期内停滞。所以在图3中阴影部分表示的每一个Y开始点处，电流加大，造成辐射量不均匀。图5A表示这时期Y方向上的电子辐射量分布图。该图表示Y1和Y2的组合状态。正如所见到的，不平衡的辐射量被加到了辐射窗口的窗口箔片上。该辐射量导致箔表面特定区域的温度异常升高，因此减少了该窗口箔片的寿命。另外，射到窗口箔片下目标物质的电子流也不均匀。因此，考虑到当三角波下降时磁通密度的磁滞，提出了一个获得均匀电子辐射量的方法。该方法在三角波峰值附近用delta函数方法(加一个尖脉冲)进行电子辐射。然而，简单使用附加了尖脉冲的三角波来均衡电子辐射量无法消除在Y方向两个末端的开始点的电子束不均衡。在对Y1和Y2方向扫描的电子束辐射量分配的实际测量中，出现倾斜的分布，如图5B和5C所示。下面参照图6A和6B来描述用于偏转和扫描电子束的另一种常规方法。三角波发生器22提供如图6A所示的三角波电流给扫描线圈17，使电子束沿纵向(Y方向)扫描，如图7所示。另一方面，方波发生器21提供如图6B所示的梯形波电流给偏转线圈16，使电子束进行横向(X方向)扫描。如图6A所示的三角波电流与如图6B所示的梯形波电流同步，使得三角波的波峰与梯形波斜边的中间点A和A′重合。因此，偏转线圈16和扫描线圈17使电子束沿长六边形路径扫描，如图7所示。在这种情况下，电子束在真空管中被加速和偏转，以穿过窗口箔片扫描并通过辐射窗口射向空中的目标物质。然而，当被加速的电子束穿过窗口箔片时，损失能量，于是加热了该箔片，如果热量聚集在窗口箔片的某一部分，则该部分聚集的热量将使箔熔化。因此应该在进行电子束偏转和扫描时保持均匀的热量密度。然而，如图7所示的长六边形扫描路径的转折点A和A′对应于Y方向扫描末端，即如图6B所示的梯形波电流斜边的中点。因此，如图7阴影所示，在点A和A′处电子束沿X方向移动，但在Y方向上是折回的。因此，电子束停滞在此区域，使热聚集在窗口箔片的该处，并可能使箔片熔化。本专利技术的另一个目的是提供一种实现电子束的辐射方法和设备，它能避免在辐射窗口上由于电子束导致的热量聚集。这些目的可以通过下述电子束辐射设备实现，该设备包括扫描线圈；三角波发生器，用于提供三角波电流给扫描线圈，以在第一扫描方向移动电子束；偏转线圈；方波发生器，用于提供方波电流给偏转线圈，以在垂直于第一扫描方向的第二扫描方向上移动电子束；以及控制单元，用于调制三角波发生器提供的三角波电流以消除扫描线圈的磁滞效应。这里，所述的控制单元对三角波电流进行调制，以在波形的上升和下降沿处形成陡斜坡。而且，三角波电流波形在上升和下降沿上具有一组偏移点，以将上升和下降沿分成一组相连的线性部分。根据本专利技术的另一方面，电子束辐射方法包括下列步骤用三角波发生器产生三角波电流；将三角波电流提供给扫描线圈，以在第一扫描方向移动电子束；用方波发生器产生方波电流；将方波电流提供给偏转线圈，以在垂直于第一扫描方向的第二扫描方向上移动电子束；和用控制单元调制三角波发生器提供的三角波电流，以消除扫描线圈的磁滞效应。这里，三角波电流在波形的上升和下降沿处应被调制出陡峭的斜坡。对于用于电子束的纵向扫描的三角波电流，本专利技术对电流和磁通密度之间的磁滞效应进行补偿，以获得均衡的辐射量。由于磁滞特性，磁通密度在三角波电流的升降点处几乎不随电流的变化而改变。通过在这些点形成电流突变，可以消除磁滞影响并获得近似线性的磁通变化。这样，可以基本维持固定的电子束扫描速率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束辐射设备，包括： 一个扫描线圈； 一个三角波发生器，用于提供三角波电流给扫描线圈，以在第一扫描方向移动电子束； 一个偏转线圈； 一个方波发生器，用于提供方波电流给偏转线圈，以在垂直于第一方向的第二方向上移动电子束；以及 一个控制单元，用于调制三角波发生器提供的三角波电流，以消除扫描线圈的磁滞效应。

【技术特征摘要】
JP 2000-4-13 112588/00;JP 2000-5-11 138845/001.一种电子束辐射设备，包括一个扫描线圈；一个三角波发生器，用于提供三角波电流给扫描线圈，以在第一扫描方向移动电子束；一个偏转线圈；一个方波发生器，用于提供方波电流给偏转线圈，以在垂直于第一方向的第二方向上移动电子束；以及一个控制单元，用于调制三角波发生器提供的三角波电流，以消除扫描线圈的磁滞效应。2.按照权利要求1所述的电子束辐射设备，其中，控制单元调制三角波电流，以在波形上升和下降处形成陡斜坡。3.按照权利要求2所述的电子束辐射设备，其中，三角波电流波形在该波形的上升和下降沿具有一组偏移点，以将上升和下降沿分成一组相连的线性部分。4.一种电子束辐射方法，包括用三角波发生器产生三角波电流；提供三角波电流给扫描线圈，以在第一扫描方向移动电子束；用方波发生器产生方波电流；提供方波电流给偏转线圈，以在垂直于第一扫描方向的第二扫描方向上移动电子束；以及调制三角波发生器提供的三角波电流，以消除扫描线圈的磁滞效应。5.按照权利要求4所述的电子束辐射方法，其中，三角波电流被调制，以在波形上升和下降处形成陡斜坡。6.一种电子束辐射方法，包括用三角波发生器产生三角波电流；提供三角波电流给扫描线圈，以在第一扫描方向上移动电子束；...

【专利技术属性】
技术研发人员：木我昌宏，中村淳，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]