电子束辐射装置制造方法及图纸

一种电子束辐射装置，可避免在最大扫描点处电子束会聚的问题，恒定获得均匀能量密度的辐射区域，该装置包括：电子束源１２，加速电子束源发射的电子的加速管１３，对加速管形成的高能电子束施加磁场以控制电子束束直径的聚焦电磁铁１６，以及用于向电子束施加磁场来偏转和扫描已被控制束直径的电子束的电磁铁１７，其中与扫描电磁铁１７的电流Ｉ↓［Ｓ］同步的电流成分Ｉ↓［Ｆ］被叠加到聚焦电磁铁１６的电流Ｉ↓［Ｆ］上，由此控制聚焦电磁铁的电流Ｉ↓［Ｆ］，使所述束直径在最大扫描点上成为最大。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子束辐射装置及方法，特别涉及用于去除包含在从例如火力发电站排出的废气中的有害成分的一种电子束辐射装置及电子束辐射方法。据认为已成为全球性问题的由空气污染所导致的温室效应，酸雨及其它效应，源于如SOx、NOx等成分，它们包含在从例如热电站等排出的燃烧废气之中。已实践的一种去除如SOx、NOx等有害成分的方法是在燃烧废气上辐射电子束，由此进行去硫及去硝(去除有害成分如SOx、NOx等)。附图说明图1示出了被用于以上应用的电子束发生装置的一个例子。燃烧废气处理装置主要构成为产生高直流(DC)电压的电源10；在燃烧废气上辐射电子束的电子束辐射装置11；以及沿着作为由装置11辐射的电子束的出口的辐射窗15而安置的用于燃烧废气的流动通路19。从辐射窗15发射到外部的电子束在燃烧废气中辐射氧气(O2)及蒸气(H2O)的分子，其中辐射窗15的构成为例如一个钛薄膜等。通过接收辐射，这些分子变成自由基如OH、O、HO2等，它们具有很强的氧化能。这些自由基氧化有害成分如SOx、NOx等，并形成中间产物如硫酸，硝酸等。这些中间产物与预先注入的氨气(NH3)化学反应，并变成硫酸铵及硝酸铵。硫酸铵及硝酸铵被作为化肥的材料重新利用。通过使用这样的废气处理系统，可以从燃烧废气中去除有害成分如SOx，NOx等，并重新利用副产品如硫酸铵及硝酸铵，它们可被用作化肥的材料。电子束发生装置11主要的构成有热电子束发生源12如一热电子丝等；用于加速从热电子发生源12发射的电子的加速管13；用于向由加速管形成的高能电子施加磁场由此控制电子束的束直径的聚焦电磁铁16；以及用于向其束直径被控制的电子束施加磁场由此偏转电子束的扫描电磁铁17，这些元件被包括在封闭件18a及18b中并保持在高真空气氛中。由此形成的高能电子束通过由扫描电磁铁17施加的磁场被偏转和扫描，并从辐射窗15发射到废气的流动通路19的预定区域。图2(a)示出了由普通聚焦电磁铁及扫描电磁铁形成的束的偏转和会聚。例如由热电子发生源12如灯丝等产生的热电子通过例如约1MV的高压在加速管13上被加速并会聚并变成高速电子束。然后，为了扩大或减小束直径，由聚焦电磁铁16控制束直径以便聚焦成具有恒定直径的电子束。在这种结构中，聚焦电磁铁16是一种结构为围绕主轴放置的环形线圈的电磁铁。通过聚焦电磁铁，在束轴方向上相对该轴对称形成一个电磁场，并且控制束直径与磁场的大小与方向相一致。为了上述目的，如图3(b)所示向该电磁铁施加一直流电IO。这个由聚焦电磁铁16控制束直径的电子束由扫描电磁铁17向x和y方向扫描。在这种结构中，扫描电极17是一种电磁铁它包括可以将电子束向x和y方向偏转的两组磁极。通过控制向该电磁铁的线圈施加的电流的大小与方向，x及y方向的偏转角度被控制，电子束被扫描且电子束的辐射区域被控制。为止，如图3(a)所示向电磁铁线圈施加正弦AC电流IS。结果，在图2(b)中如所示的那样电子束对辐射窗15在左及右方向上被扫描。应注意到图2(a)中，竖直方向扫描为便于解释而被省略了。然而，当电子束在x方向通过使用扫描电磁铁17扫描时，如果靠近最大扫描点A及B的偏转角是大的，则会产生这样一个问题即由于用该电磁铁产生的磁场的偏转效应，使得电子束的向出射角与其入射角不同并且由于类似凸镜的效应电子束会聚在一个集点上。换句话说，期望获得如图2(b)中虚线所示的均匀束图案，但是实际上，束的辐射特别地集中在位于图中阴影线部分的左端和右端的最大扫描点A和B上。当电子束集中在靠近上述的最大扫描位置A和B的位置上时，这些地方的能量密度增加并且其结果产生了这样一种问题即可能损坏辐射窗。而且，在靠近最大扫描所述位置A和B的地方形成没有被电子束辐射的一些区域。结果，不能充分地进行从燃烧废气中去除有害成分。本专利技术可以解决上述问题。本专利技术的一个目标是提供一种电子束辐射装置，它可以避免电子束会聚于最大扫描点的问题并恒定地及完整地获得一个均匀能量密度的辐射区。根据本专利技术的电子束辐射装置，包括电子束源；用于加速从所述电子束源发射的电子的加速管；用于向由所述加速管形成的高能电子束施加磁场由此控制电子束的束直径的聚焦电磁铁；以及用于向所述电子束施加磁场以此使其束直径被控制的电子束被偏转和扫描的扫描电磁铁，该电子束辐射装置的特征在于与所述扫描电磁铁的电流同步的电流成分迭加在所述聚焦电磁铁的电流上，由此以所述束直径在所述扫描的最大点上变得最大这种方式控制所述聚焦电磁铁的电流。根据本专利技术，通过在聚焦电磁铁的直流电流上迭加上与扫描电磁铁的电流同步的电流成分，控制聚焦电磁铁的电流使束直径在最大扫描点上即，在偏转角变得最大的点为最大，并在常规的扫描下，会聚束直径。通过上述措施，由于束直径在最大扫描点(即在最大偏转角的点)为最大，可以延伸明显焦距长度并避免束直径在辐射窗部分上会聚。结果，电子束的辐射密度在辐射窗部分变得均匀，可避免损坏辐射窗部分并且电子束从辐射窗部分均匀辐射，由此电子束均匀辐射燃烧废气并可以取得对有害成分的充分去除。本专利技术进一步的特征在于所述扫描电磁铁的电流是正弦AC电流，所述聚焦电磁铁电流是通过在一DC电流上迭加上其频率是所述扫描电磁铁电流两倍的正弦AC电流而形成的，以及聚焦电磁铁的电流被同步控制使得所述束直径在所述扫描电磁铁电流的最大正值和负值处为最大。通过上面措施，束直径分别在正、负方向的扫描最大点为最大。也可以是，所述扫描电磁铁的电流是三角波形AC电流，所述聚焦电磁铁的电流由在一DC电流上迭加上其频率为所述扫描电磁铁的电流两倍的三角波AC电流而形成的，这是可能的，并且同步控制聚焦电磁铁的电流以便使所述束直径在所述扫描电磁铁的电流的正负方向最大值上最大化，这也是可能的。通过上述措施，束直径也可以分别在正及负方向上的最大扫描点被最大化。根据本专利技术的辐射电子束的方法，其特征包括步骤通过向电子施加第一磁场控制高能电子束的束直径；向所述电子束施加第二磁场来偏转并扫描其直径被控制的所述电子束，并且控制所述第一磁场来使所述束直径在扫描最大点上最大化。应该明白，扫描电磁铁的电流波形不限于上述正弦及三角波形状，而且无需说明，在辐射窗上施加均匀束图案的任何电流波形都可取得该目标。通过上述措施，甚至在扫描具有相对大的偏转角的高能电子束的场合，克服电子束会聚的问题由此用均匀能量密度的电子束辐射宽的扫描表面成为可能。结果在如可用于废气处理的电子束辐射装置这样的应用中，可以向相对大的辐射表面施加均匀密度的电子束。而且，可以使偏移角更大，由此降低装置的尺寸。当将本专利技术应用于各种使用电子束的装置如除了用于废气处理的电子束辐射装置外的电子束焊接装置，扫描电子显微镜等时，可期望取得类似效应。本专利技术的其它目标当参照附图时从下列详细描述本专利技术的实施例可变得很明显。图1示意性示出使用电子束辐射装置的现有废气处理装置。图2(a)是现在技术的示意图，示出电子束如何被偏转，而图2(b)示出了电子束的辐射图案。图3(a)说明扫描电磁铁的电流，而图3(b)示出现有技术中聚焦电磁铁的电流。图4(a)示出根据本专利技术的电子束辐射装置的第一实施例的结构，示出电子束如何被偏转，而图4(b)示出了图4(a)所示电子束的辐射图案。图5(a)说明本专利技术带扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子束辐射装置，包括：电子束源；用于加速从所述电子束源发射的电子的加速管；用于向由所述加速管形成的高能电子束施加磁场以便控制电子束的直径的聚焦电磁铁；以及用于向所述电子束施加磁场以偏转及扫描所述直径被控制的电子束的扫描电磁铁，所述电子束辐射装置的特征在于与所述扫描电磁铁的电流同步的电流成分被迭加到所述聚焦电磁铁的电流上，以此方式即所述束直径在所述扫描的最大点上变为最大来控制所述聚焦电磁铁的电流。

【技术特征摘要】
JP 1998-3-27 100406/981.一种电子束辐射装置，包括电子束源；用于加速从所述电子束源发射的电子的加速管；用于向由所述加速管形成的高能电子束施加磁场以便控制电子束的直径的聚焦电磁铁；以及用于向所述电子束施加磁场以偏转及扫描所述直径被控制的电子束的扫描电磁铁，所述电子束辐射装置的特征在于与所述扫描电磁铁的电流同步的电流成分被迭加到所述聚焦电磁铁的电流上，以此方式即所述束直径在所述扫描的最大点上变为最大来控制所述聚焦电磁铁的电流。2.如权利要求1所述的电子束辐射装置，其特征在于所述扫描电磁铁的电流是正弦AC电流，所述聚焦电磁铁的电流是通过在DC电流上迭加频率为所述扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：内藤仪彦，
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]