能量连续可变驻波辐照加速器制造技术

能量连续可变的驻波辐照加速器，包括加速腔段、电子枪和外围系统，加速腔段包括通过束管相连设有功率耦合器的低速加速腔段和高速加速腔段；外围系统包括依次相连的功率放大器、第一环路器、第一方向耦合器和第一功分器，第一功分器与第二环路器和第二功分器相接；第二功分器与第三环路器和高频负载相接；第三环路器与第三方向耦合器相接，第三方向耦合器与加速器相接；第二环路器与第二方向耦合器相连；功率放大器、第一方向耦合器、第一功分器、第二功分器、第二方向耦合器、第三方向耦合器和加速器分别与低电平控制系统相接；第二方向耦合器与加速器相连。本实用新型专利技术驻波辐照加速器结构紧凑简单，束流品质高，能够大范围连续调节能量。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种能量连续可变驻波辐照加速器。
技术介绍
辐照加速器同钴源辐照一样具有常温、无损伤、无残毒、环保、低能耗、运行操作简便、自动化程度高、适宜于大规模工业化生产等特点。与钴源相比，其最大优点是辐照束流集中定向，能源利用充分，辐照效率高，不产生放射性废物。随着钴源售价的飞涨、废源处理费用的上升，电子加速器辐照器具有明显的价格和经济优势。不同的辐照对象需要不同能量的电子束。而目前通用的辐照加速器的输出能量要么不能改变；要么变化范围很小且不能连续变化。最重要的是，能量变化操作过程非常繁琐，非专业人员不能操作，而且有安全隐患。因此，多用途用户迫切需要一种能够提供输出能量连续变化的辐照加速器。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的问题，本技术的目的是提供一种能量连续可变驻波辐照加速器，可输出大范围能量连续变化的电子束，且能量变化操作过程简单，解决了现有技术中存在的问题。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是，能量连续可变驻波辐照加速器，包括加速腔段24、电子枪13和加速腔段外围系统，加速腔段M包括通过束管20相连的低速加速腔段8和高速加速腔段10 ；低速加速腔段8和高速加速腔段10上分别设有功率耦合器；加速器外围系统包括依次相连接的功率放大器1、第一环路器2、第一方向耦合器3 和第一功分器4，第一功分器4分别与第二环路器22和第二功分器21相连接；第二功分器 21分别与第三环路器23和高频负载5相连接；第三环路器23与第三方向耦合器15相连接，第三方向耦合器15与加速腔段M相接；第二环路器22与第二方向耦合器14相连接； 功率放大器1、第一方向耦合器3、第一功分器4、第二功分器21、第二方向耦合器14、第三方向耦合器15和加速腔段M分别与低电平控制系统12相连接；第二方向耦合器14还与加速腔段对相连接。第一功分器4采用计算机可控连续可调功分器。第二功分器21采用计算机可控连续可调功分器。低速加速腔段8采用边耦合腔加速腔。高速加速腔段10采用边耦合腔加速腔。本技术驻波辐照加速器具有如下优点1)高的分路阻抗和高的加速效率。2)束流品质高(低能散度)。3)结构紧凑、简单。4)不需要手动调节，变能量可以做到自动化控制，能够连续调节能量。5)变能量操作简单安全，非专业人员就可以进行连续变能量操作。6)大的能量变化范围。附图说明图1是电子能量与电子相对论速度β的关系曲线图。图2是本技术辐照加速器的结构示意图。图3是本技术辐照加速器中加速腔段的结构示意图。图4是图3的后视图。图5是图3的右视图。图中1.功率放大器，2.第一环路器，3.第一方向耦合器，4.第一功分器，5.高频负载，6.高速加速腔段功率耦合器，7.低速加速腔段功率耦合器，8.低速加速腔段，9.第一场探针，10.高速加速腔段，11.第二场探针，12.低电平控制系统，13.电子枪，14.第二方向耦合器，15.第三方向耦合器，16.加速腔，17.耦合腔，18.低速加速腔段功率耦合孔，19.高速加速腔段功率耦合孔，20.束管，21.第二功分器，22.第二环路器，23.第三环路器，24.加速腔段。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。辐照加速器电子枪出来的束流的速度低于光速，需要低速加速段对该束流进行加速，增加其能量，使该束流的速度接近光速(约1.0兆电子伏的能量)，如图1所示，图中的β =v/c，式中ν是电子速度；(3是光速。然后通过高速加速段进行再加速，最终使束流达到设计的能量。最简单的变能量办法就是通过控制输入功率的大小来改变加速器的加速梯度， 从而达到改变能量增益的目的，这种方法的缺点是能散增大导致束流品质变坏，甚至不能有效加速电子。而通用的辐照加速器是对特定能量的电子束优化设计的，降低了输入功率后，整个加速器的加速梯度降低了，这样电子在低能段得不到有效加速，后续的加速段不能很好加速，并对束流进行纵向聚焦。最终导致能散很大。为了克服辐照加速器能散变大的问题，美国专利U. S. Pat. No. 29202 和U. S. Pat. No. 30707 公开了一种辐照加速器。该辐照加速器用两段行波加速器对电子束进行加速，第一段行波加速器将电子束加速到接近光速，第二段行波加速器通过改变加速器高频相位达到改变能量增益的目的。由于该加速器采用了行波加速结构，输入功率如果不能被束流吸收，就必须浪费掉。另外，行波加速结构的分路阻抗低于驻波边耦合腔，功率损耗大；使得该加速器的加速效率低下。为了解决上述行波变功率加速器效率低的问题，美国专利U. S. Pat. No. 4118653公开了另一种辐照加速器，该加速器采用行波和驻波相结合的结构，提高了加速器的效率。但该加速器需要两种加速结构，导致结构分散，外围电路复杂。为了获得紧凑的加速结构，美国专利U. S. Pat. No. 40244 提出一种间边耦合驻波加速器，通过改变加速器之间相位差达到改变能量增益的目的。但该驻波加速器的结构复杂，工艺难度大，目前无人采用。为了得到简单的加速结构和高的加速效率，美国专利U. S. Pat. No.似86192公开了一种加速器，该加速器在边耦合直线加速器的边耦合腔上增加了一根可调相位微扰棒 (微扰棒和边耦合腔之间用波纹管密封)，通过改变微扰棒的插入深浅来调节高加速段加速腔的相位，改变能量增益。由于微扰棒相位调节有限，使得该加速器的能量增益变化范围不能很大；而且每次都需要手动调节，程序复杂，非专业人员不易操作。为了增加上述加速器中微扰棒相位调节的效果，美国专利U. S. Pat. No. 4382208对上述加速器进行了改进，在边耦合直线加速器的边耦合腔的两边分别设置一根可调相位微扰棒。但该加速器的能量增益变化范围仍然不能很大；每次都需要手动调节，程序复杂，非专业人员不易操作。为了解决上述现有变能量辐照加速器结构复杂、能量变化范围小，操作程序复杂的问题，本技术提供了一种由相连的低速边耦合腔组(从电子枪出来的电子束加速到 1. 0 MeV)和高速边耦合腔组组成的驻波辐照加速器，低速边耦合腔组与高速边耦合腔组之间无耦合，该驻波辐照加速器的结构，如图2所示，包括依次相连接的功率放大器1、第一环路器2、第一方向耦合器3和第一功分器4 ；第一功分器4分别与第二环路器22和第二功分器21相连接；第二功分器21分别与第三环路器23和高频负载5相连接；第三环路器23与第三方向耦合器15相连接，第三方向耦合器15与加速腔段M相接。第二环路器22与第二方向耦合器14相连接。功率放大器1、第一方向耦合器3、第一功分器4、第二功分器21、 第二方向耦合器14、第三方向耦合器15和加速器M分别与低电平控制系统12相连接；第二方向耦合器14还与加速腔段M相连接。第一功分器4和第二功分器21均采用计算机可控连续可调功分器。如图3、图4和图5所示，本技术驻波辐照加速器中加速腔段M的结构，包括相连的低速加速腔段8和高速加速腔段10，低速加速腔段8和高速加速腔段10均设置有相互耦合的耦合腔17 ；低速加速腔段8的另一端设置有电子枪13，电子枪13与低速加速腔段 8内的加速腔16相通；高速加速腔段10中的加速腔16通过束管20与低速加速腔段8中本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　能量连续可变驻波辐照加速器，包括加速腔段（２４）、电子枪（１３）和加速腔段外围系统，其特征在于，所述加速腔段（２４）包括通过束管（２０）相连的低速加速腔段（８）和高速加速腔段（１０）；低速加速腔段（８）和高速加速腔段（１０）上分别设有功率耦合器；所述加速腔段外围系统包括依次相连接的功率放大器（１）、第一环路器（２）、第一方向耦合器（３）和第一功分器（４），第一功分器（４）分别与第二环路器（２２）和第二功分器（２１）相连接；第二功分器（２１）分别与第三环路器（２３）和高频负载（５）相连接；第三环路器（２３）与第三方向耦合器（１５）相连接，第三方向耦合器（１５）与加速腔段（２４）相接；第二环路器（２２）与第二方向耦合器（１４）相连接；功率放大器（１）、第一方向耦合器（３）、第一功分器（４）、第二功分器（２１）、第二方向耦合器（１４）、第三方向耦合器（１５）和加速腔段（２４）分别与低电平控制系统（１２）相连接；第二方向耦合器（１４）还与加速腔段（２４）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙安，
申请(专利权)人：孙安，兰州万桥智能科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：62