加速器原理介绍课件

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电子直线加速器系统
五、微波传输系统
微波传输系统由真空窗（陶瓷窗）、吸收负载、定向耦合器、微波传输元件 等组成。
要求：各部件能承受额定功率和驻波比。 参数：1）频率：2856.25MHZ
2）平均功率：8Kw 3）驻波比：＜1.05 4）测损耗：主要是真空窗的损耗 5）耦合度 6）系统通带 注意事项： （1）平均功率 （2）充气：低于额定值，则会出现打火现象 （3）连接安装时要拧紧，否则会出现漏气 （4）开机时注意微波渗漏
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一、基本概念
电子直线加速器及原理
电子直线加速器是电子加速器中的一种类型，它是带电粒子在高频电场
加速下，沿直线轨道传输的加速器装置。电子直线加速器是利用微波加速电子， 电子能量一般都较高（＞5MeV），输出功率在几千瓦到几十千瓦。由于辐照安 全的限制，工业辐照电子直线加速器的最高能量一般定为10MeV。
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四、微波功率源
电子直线加速器系统
微波功率源由固态源、速调管和调制器组成。固态源提供给速调管微波信 号。调制器给速调管提供灯丝电流和高压脉冲，同时供给电子枪所需的-60KV 的脉冲高压。速调管是一种周期性的调制电子注的速度来实现振荡或放大功 能的微波电子管，它放大来自固态源的微波信号（脉冲功率大于100W）至脉 冲功率3.5MW以上。三者之间的结构关系见下图所示：
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六、真空系统
电子直线加速器系统
真空系统由电子枪、加速管（包括输入、输出耦合器）、束流输出系统 （包括输出X、Y导向，束流感应圈，漂移管）、扫描窗、离子泵及软波导、 抽空管道和超高真空阀门组成。
真空系统能够保障加速器电子枪电子的正常发射、加速器束流的正常传 输，确保加速腔体与微波部件在高功率微波信号作用下不被击穿。
电子直线加速器的应用范围很广，目前，主要用于医疗器械和卫生用品的辐 照消毒灭菌、食品辐照保鲜、粮食灭虫、进出口食品检验检疫、中成药灭菌、抗 生素降解、环境保护、半导体器件改性、化工新产品开发等。
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第二节 电子加速器及分类
二、基本结构
电子加速器主要包括：电子枪、加速结构、导向聚焦系统、束流输运系 统和高频功率源或高压电源五个基本部分。如下图所示：
注意事项：
1）阴极不允许长期暴露在大气中
2）电子枪工作于温度限制状态
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电子直线加速器系统
一、电子枪
1、20KW电子枪主要参数指标
参数名称
符号
标称值
最大值
说明
阳极电压（脉冲)
Va
50KV
55KV
脉冲宽度
τ
16μs
工作比
D
1.0%
钛泵电压
VTi
4.5KV
5KV
2、注意事项
a）管内不能含有氟（F2）、氯（Cl2）、氧 （O2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（ SO2）和水蒸汽（H2O）等对阴极有害的气体，即使是较低的压强也会引起阴极中毒，轻 微的中毒也会引起束流的不稳定。
加速器真空系统要求离子泵必须每天24小时不间断工作，即使加速器未 正常出束也要求如此。供电时必须考虑到这一点。
工作真空度应高于5×10-6Pa。
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电子直线加速器系统
七、恒温系统
恒温系统由恒温和水冷系统组成。恒温水工作温度要求38℃±0.5℃，总 流量5.5吨/小时。水冷系统采用循环蒸馏水进行冷却。
b）整机电源系统中要有阴极发射电流的监测装置，随时判断电子枪的阴极发射是否 正常，这对故障的分析和判断极为有利。
c）整机电源系统要具备在发生打火以及钛泵电流过流时，高压能自动切断的功能。
d）在工作状态下，严禁阴极暴露大气，否则会造成电子枪的永久性损坏。
Байду номын сангаас
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二、加速管
第五节 电子直线加速器系统
海维加速器采用精心设计的盘荷波导加速管，采用行波加速原理，利用 射频场加速电子。 主要参数：
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电子直线加速器系统
九、电气控制系统
电气控制系统由PLC和AIC组成。 加速器程序控制是将加速器的各分系统（如聚焦电源、电子枪、加速管、 调制器、速调管、微波系统、充气系统、恒温系统、真空系统以及束下扫描 装置等）有机地联系起来，按照一定的程序提供电源和控制信号，使加速器 能够按照预设的过程，借助运行键自动产生加速器能量、束流、扫描宽度及 自动开启、关闭高压；并对加速器的运行过程进行监测。 电气控制系统采用模块化设计，逻辑清楚、性能稳定可靠、易于维护。
电子直线加速器基础培训
——原理及各系统介绍
2014年1月
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一、基本概念
电子加速器及分类
电子加速器是一种使用人工方法使电子在真空中受磁场力控制、电场
力加速而达到高能量的电磁装置。 电子加速器是一种复杂的技术装备，综合了电子加速器原理、电磁场理
论、高电压、微波、磁铁、电源、电气电子、自动控制、传热学、机械设计 和加工、真空、束流诊断与测量、剂量测量、辐射防护等多个领域的综合科 学技术。
束流导向与 聚焦系统
电子枪
注入分析 输运系统
加速结构
后输运分析 系统
靶室
高真空设备
束流检测 诊断设备
供电与稳定 控制设备
操作台 控制
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加速器主体
束下传输系统
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调制器
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一、电子枪
电子直线加速器系统
电子枪是加速器的电子源，它产生一定能量 、流强和形状要求的电子束，并进入加速管进行 加速。
电子枪为二极型的皮尔斯电子枪，由阴极（ 阴极热子组件）、聚焦极和阳极组成。阴极发射 的电子，经聚焦极聚焦，通过阳极孔进入加速管 ，电子枪的导流系数为0.068微朴。根据加速器的 设计要求，电子枪的工作电压为55-65KV ，发射 束流连续可调，最大束流为1A 。
恒温系统供给定量恒温循环蒸馏水使加速管恒温，并冷却加速器主要发热 部件，确保加速器达到额定的技术指标，使之长期稳定安全可靠地工作。
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电子直线加速器系统
八、充气系统
充气系统使用的是六氟化硫气体，其作用：1）提高微波绝缘强度，防止 打火；2）利于速调管输出陶瓷窗散热。
充气操作系统结构图如下：
1—气瓶 2—减压阀 3—过滤干燥器 4—充气阀 5—放气阀 6—气体分流器（五通） 7—大气压表 8—隔离阀 9—小气压表(大小气压表均有上、下限保护触点信号输出)
（1）频率：S波段，2856MHZ （2）相速：射频场中恒定相位沿加速结构轴线传输的速度 （3）工作模式：每周期（每腔）2π/3模式
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电子直线加速器系统
三、束流传输系统
束流传输系统由聚焦线圈和束流输出系统两部分组成。聚焦线圈用来克服 加速管中径向电场和空间电荷的散焦力以得到良好的束流特性。输出系统包括 输出导向、束流感应圈及漂移管，输出导向用于引导加速后的电子准确地进入 束流测量感应圈和扫描系统，束流感应圈用来检测加速器输出脉冲束流。 加速器束流传输系统的结构如下：