电子束发生器及包含其的系统技术方案

一种电子束发生器及包含其的系统，电子束发生器包括输出电子束的输出模块，电子束发生器用于输出100keV

【技术实现步骤摘要】
电子束发生器及包含其的系统


[0001]本专利技术涉及一种电子束发生器及包含其的系统。

技术介绍

[0002]电子束需要一个真空环境用于加速达到所需要的能量。无论是采用静电场加速还是采用高频场加速，由金属结构体所形成的真空环境是多电极环境，该电极系统在工作中形成粒子加速的电场分布，因此电极系统要求有对应的绝缘水平。而这个绝缘水平与真空环境的好坏直接相关。封闭的真空环境可以采用永久真空的形式，采用永久真空的形式可以减少设备的真空维护要求。
[0003]但是对于电子束应用设备，由于需要将电子束从真空环境引入大气中，所涉及的引出窗是一种箔膜结构，对于较大尺寸的引出窗，该箔膜结构很难与真空腔体中的结构件通过焊接形式形成一种固定连接结构。箔膜结构安装困难导致形成永久真空较为困难，加工成本高。
[0004]电子束的应用场景有不同的功率需求，功率范围在数个kW到上百kW,乃至于数百kW之间。一方面，不同电子束输出功率的加速器由于其流强的不同，加速器需要不同的设计，解决灯丝发射和束流引出问题，另一方面，尽管要求的电压相同，其流强有几个量级的差异，驱动加速器功率源也要求有不同的设计。在建造难度和部件成本上，几个kW的电源与数百kW的电源，其电源的成本与功率不成正比。较大功率的加速器的建造成本和设备采购成本较高，在使用过程中发生故障，需要整体更换故障模块，使用和维护成本高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中大功率电子束发生器建造和维护成本高，永久式真空的小功率电子束发生器维修和加工不便的问题，提供一种电子束发生器及包含其的系统。
[0006]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0007]一种电子束发生器，所述电子束发生器包括输出电子束的输出模块，所述电子束发生器用于输出100keV
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250keV的电子束，所述电子束发生器还包括：
[0008]真空腔体，所述真空腔体至少部分与外界连通，所述真空腔体设有引出窗，所述电子束从所述引出窗射出，所述真空腔体上设有抽气孔；
[0009]真空泵，所述真空泵的输出端连通所述抽气孔。
[0010]本技术方案中，采用真空腔体和真空泵连接的开放式真空设计，再通过设置真空泵可以保持真空腔体内处于相对较低的真空度，以满足输出100keV
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250keV电子束的电子束发生器的工作条件，这样的开放式真空设计降低了采用永久真空带来的引出窗连接的难度，进而降低了加工制造的成本。同时，开放式真空设计也为维护提供便利，即使出现故障，也可通过打开真空腔体以对内部的装置进行维修以恢复使用，降低该电子束发生器的应用成本。
[0011]较佳地，所述输出模块包括阴极体和高压馈入体，所述阴极体用于提供所述电子束，所述高压馈入体用于为所述电子束提供加速电压、灯丝功率和束流功率，所述真空腔体的腔体形状为圆柱体，所述真空腔体的中轴线水平设置，所述高压馈入体和所述引出窗设在所述真空腔体的外表面上，所述高压馈入体和所述引出窗设在所述中轴线的同一条垂直线上。
[0012]本技术方案中，真空腔体的中轴线水平设置，使得引出窗设在真空腔体的外周面，从而引出窗不需要设在真空腔体的端面上。在需要较长的引出窗的情况下，可以降低真空腔体的体积和材料，降低使用真空腔体的成本。
[0013]较佳地，所述中轴线的另一条所述垂直线上设有所述抽气孔。
[0014]本技术方案中，高压馈入体和抽气孔设在真空腔体的中轴线的不同垂直线上，使得高压馈入体和抽气孔的位置不会发生相互干涉。
[0015]较佳地，所述引出窗法兰连接在所述真空腔体上。
[0016]本技术方案中，引出窗是一种箔膜结构，对于较大尺寸的引出窗，箔膜结构很难与真空腔体通过焊接连接，引出窗通过法兰连接的方式在连接在真空腔体上，引出窗可以与真空腔体形成密封。
[0017]较佳地，所述引出窗与所述真空腔体之间设有密封圈。
[0018]本技术方案中，引出窗和真空腔体之间设有密封圈，可以使得真空腔体的密封性增强，减少空气通过连接端口进入真空腔体。
[0019]一种电子束发生器系统，所述电子束发生器系统包括：
[0020]至少三个以上所述电子束发生器；
[0021]所述电子束发生器沿圆周平面布置，所述引出窗均朝向所述圆周的圆心；
[0022]任意两个所述引出窗均不相互平行。
[0023]本技术方案中，电子束发生器周向并联，在圆周平面形成朝向一个圆心方向的电子束照射区域，可以对设在圆心的物体进行全面的辐照加工，任意两个引出窗不相互平行，使得引出窗发射的电子束不会发生互相干扰，多个这样的电子束发生器同时辐照，增加了工作功率。
[0024]由于该电子束发生器的成本较低，且便于维护。因此，包括多个电子束发生器在内的电子束发生器系统能够在满足较高工作功率的前提下，降低整体的成本，相比现有技术中对腔室内真空度要求高的单个高功率电子束发生器相比，该电子束发生器系统在满足总输出功率的前提下，成本低，且可拓展性更好。
[0025]较佳地，所述引出窗的延伸线形成奇数多边形。
[0026]本技术方案中，引出窗的延伸线形成奇数多边形，使得每个电子束发生器对待加工物体的辐照功率均在较小的范围内，从而控制加工功率。
[0027]较佳地，所述引出窗的延伸线形成三角形。
[0028]本技术方案中，电子束发生器周向并联，在圆周平面内形成一个朝向圆心方向的电子束照射区域，可以对通过圆心轴向的物体进行全面的辐照加工，三个这样的电子束发生器同时辐照，提高了工作功率。
[0029]一种电子束发生器系统，所述电子束发生器系统包括：
[0030]多个所述电子束发生器；
[0031]多个所述电子束发生器线性并联设置，多个所述引出窗均设在同一平面。
[0032]本技术方案中，多个电子束发生器线性并联设置，可以按照需要形成宽幅的电子束照射区域，加工宽幅面的加工物，根据不同的需要，可以提供不同电子束流强的平面加工区域。
[0033]较佳地，所述电子数发生器包括阵列单元，所述阵列单元按m:m
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1:m的个数分三列排列，多个所述阵列单元排成阵列，所述电子束发生器的射出方向与所述电子束发生器所在平面垂直。
[0034]本技术方案中，阵列单元中间的电子束发生器的数量少于两侧的电子束发生器数量，可以阵列单元中间的输出功率进行加强，补充了待加工区域的中部的能量损失。多个阵列单元排成阵列，可以适应不同的排列需求。
[0035]较佳地，所述电子束发生器包括三列，三列所述电子束发生器按4:3:4的个数排列，所述电子束发生器的电子射出方向与所述电子束发生器所在平面垂直。
[0036]本技术方案中，电子束发生器按4:3:4的个数分三列排布，电子束发生器的电子射出方向与电子束发生器所在平面垂直。使得电子束发生器输出的功率得到加强，补充了待加工区域的中部的能量损失本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子束发生器，所述电子束发生器包括输出电子束的输出模块，其特征在于，所述电子束发生器用于输出100keV
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250keV的电子束，所述电子束发生器还包括：真空腔体，所述真空腔体至少部分与外界连通，所述真空腔体设有引出窗，所述电子束从所述引出窗射出，所述真空腔体上设有抽气孔；真空泵，所述真空泵的输出端连通所述抽气孔。2.如权利要求1所述的电子束发生器，其特征在于，所述输出模块包括阴极体和高压馈入体，所述阴极体用于提供所述电子束，所述高压馈入体用于为所述电子束提供加速电压、灯丝功率和束流功率，所述真空腔体的腔体形状为圆柱体，所述真空腔体的中轴线水平设置，所述高压馈入体和所述引出窗设在所述真空腔体的外表面上，所述高压馈入体和所述引出窗设在所述中轴线的同一条垂直线上。3.如权利要求2所述的电子束发生器，其特征在于，所述中轴线的另一条所述垂直线上设有所述抽气孔。4.如权利要求1所述的电子束发生器，其特征在于，所述引出窗法兰连接在所述真空腔体上。5.如权利要求1所述的电子束发生器，其特征在于，所述引出窗与所述真空腔体之间设有密封圈。6.一种电子束发生器...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴志敏，何子锋，李德明，林俊，李林繁，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：