устройство для облучения

Формула изобретения

1. Устройство для облучения ускоренными электронами, содержащее ускоритель электронов, коммутирующий электромагнит с обмоткой возбуждения, подключенной к генератору биполярных импульсов тока, генератор тока сканирующей электромагнитной развертки, вакуумную камеру с выпускными окнами, расположенными на образующей поверхности вакуумной камеры, отличающееся тем, что вакуумная камера выполнена в виде двух призм, одна из которых торцевая, с числом граней три и более, соединенных основаниями, с выпускными окнами на гранях торцевой призмы, причем вакуумная камера состыкована с рабочей камерой, в которую подается облучаемая среда.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что направление потока облучаемой среды встречно направлению движения ускоренных электронов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выпускные окна расположены поперек граней торцевой призмы вакуумной камеры, число выпускных окон на каждой грани от 1 до N.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выпускные окна расположены вдоль граней торцевой призмы вакуумной камеры.

5. Устройство по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что сканирование пучка по выпускным окнам последовательное от грани 1 до грани N.

6. Устройство по п. 1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что при четном числе граней призмы сканирование пучка осуществляется по выпускным окнам, расположенным на двух противолежащих гранях, с последующим переходом на окна, расположенные на двух других гранях.

7. Устройство по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 6, отличающееся тем, что, при четном числе граней призмы в устройство введено N коммутирующих электромагнитов с обмотками возбуждения, подключенными к генератору биполярных импульсов, и N генераторов тока сканирующей электромагнитной развертки, причем каждое устройство работает на выпускные окна, располагающиеся на двух противолежащих гранях.

8. Устройство по п. 1, или 2, или 3, или 5, или 6, или 7, отличающееся тем, что угол входа электронов в фольгу выпускных окон, в точке симметрии выпускного окна, близок к 90^o или равен ему.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц и может быть использовано для облучения жидкости, газовых, водно-газовых и др. смесей, в частности, для облучения природного газа.

Известно устройство для облучения, которое предназначено для облучения жидких сред (патент ФРГ 2258393, заявлен в 1972 г.). Устройство содержит ускоритель заряженных частиц, камеру развертки пучка, устройство развертки пучка, насос, подающий жидкость в корпус и воронкообразную поверхность внутри корпуса, по внутренней поверхности которой стекает тонким слоем облучаемая ускорителем жидкость. Камера развертки пучка выполнена воронкообразной и имеет выпускное окно, имеющее кольцевую форму. Плоскость выпускного окна параллельна воронкообразной плоскости, по которой стекает жидкость, по всей окружности края конуса. Торцевая поверхность вакуумной камеры выполнена в виде конуса. Конус обращен во внутрь камеры (в сторону вакуума), увеличивая жесткость вакуумной камеры и уменьшая объем вакуумной камеры ускорителя. Ускоритель установлен вертикально и может работать только в этом положении, т.к. необходимо обеспечить одинаковую толщину облучаемой жидкости по всему периметру слива для получения одинаковых результатов облучения.

Наиболее близким к предлагаемому решению устройству облучения является устройство для облучения ускоренными электронами (патент РФ 1828380, Н 05 Н 5/00, 1996 г.), содержащее ускоритель электронов, вакуумный электронопровод, импульсный коммутирующий электромагнит, обмотка возбуждения которого подключена к генератору биполярных импульсов тока, и генератор тока сканирующей электромагнитной развертки. Электронопровод соединен с вакуумной камерой прямоугольной формы, на противоположных стенках которой размещены два выпускных окна, закрытых тонкой фольгой. Параллельно выпускным окнам на вакуумной камере размещены два постоянных электромагнита. Поле этих магнитов обеспечивает поворот электронов на 90^o и вход их в облучаемый объект под углом, близким к 90^o. Выбор выпускного окна и сканирование электронов вдоль окна осуществляет коммутирующий электромагнит. Особенностью устройства является то, что отклонение сканируемых электронов (т.е. формирование поля облучения) происходит в краевых полях постоянных отклоняющих электромагнитов. Из-за небольшого удаления их друг от друга в результате суперпозиции их магнитных полей, в плоскости симметрии устройства, магнитное поле равно нулю и нарастает при отходе от этой плоскости. При данной схеме установки электромагнитов требуется незначительное отклонение пучка ускоренных электронов для того, чтобы он попал в то или другое выпускное окно.

Известное решение устройства для облучения по патенту ФРГ 2258393 решает задачу облучения жидких и газообразных сред, однако, устройство имеет сложную конструкцию выпускного окна, затруднено получение вакуумно-плотного соединения фольги выпускного окна с вакуумной камерой устройства, т.к. уплотнение происходит по криволинейной поверхности и по всей окружности конусной поверхности камеры развертки пучка.

С помощью известного решения по патенту РФ 1828380 можно решить проблему, однако, увеличение мощности, выводимой за фольгу выпускного окна, затруднено тем, что нельзя увеличивать длину камеры развертки пучка до больших значений из-за того, что углы отклонения пучка становятся очень маленькими, а при увеличении расстояния между отклоняющими пучок с оси симметрии магнитами приводит к уменьшению коэффициента использования пучка и увеличению габаритов устройства.

Основной задачей, решаемой с помощью заявляемого устройства облучения, является увеличение мощности ускорителя, выведенной за фольгу выпускного окна, упрощение конструкции.

Сущность изобретения заключается в устройстве для облучения ускоренными электронами, содержащем ускоритель электронов, коммутирующий электромагнит с обмоткой возбуждения, подключенной к генератору биполярных импульсов тока, генератор тока сканирующей электромагнитной развертки, вакуумную камеру с выпускными окнами, расположенными на образующей поверхности вакуумной камеры. В этом устройстве вакуумная камера выполнена в виде двух призм, одна из которых торцевая, с числом граней три и более, соединенных основаниями, с выпускными окнами на гранях торцевой призмы, причем вакуумная камера состыкована с рабочей камерой, в которую подается облучаемая среда. В частном случае реализации устройства направление потока облучаемой среды встречно движению ускоренных электронов, выходящих из каждого выпускного окна, находящихся на разных гранях вакуумной камеры, выпускные окна на гранях вакуумной камеры могут находиться поперек и вдоль граней вакуумной камеры, сканирование пучка по выпускным окнам может быть последовательное от окна на грани 1 до окна на грани N и т.д. или по окнам, лежащим на двух противолежащих гранях, с последующим переходом на окна на двух других гранях, причем число устройств развертки пучка может быть больше одного, при этом угол входа электронов в фольгу выпускного окна, в точке симметрии выпускного окна, близок к 90^o или равен ему.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является увеличение мощности пучка, выведенного за фольгу выпускного окна, упрощение настройки устройства, возможность ведения процесса с различными режимами облучения, а также возможность облучения различных сред при раздельной подаче их в зону облучения.

На фиг.1 представлено в общем виде устройство для облучения с вакуумной камерой, выполненной в виде четырехгранной призмы и торцевой четырехгранной призмы с 3-мя выпускными окнами на каждой грани торцевой призмы, расположенными в плоскости грани торцевой призмы.

На фиг.2 приведен пример этого устройства с вакуумной камерой, выполненной в виде четырехгранной призмы и торцевой четырехгранной призмы с 3-мя выпускными окнами на каждой грани торцевой призмы, расположенными под углом, по отношению к ускоренным электронам, близким к 90^o или равным ему, в точке симметрии выпускного окна.

На фиг.3 приведен пример этого устройства с вакуумной камерой, выполненной в виде шестигранной призмы и торцевой шестигранной призмы с выпускными окнами на каждой грани торцевой призмы, расположенными вдоль оси грани вакуумной камеры.

Устройство для облучения состоит из ускорителя электронов 1, электронопровода 2, коммутирующего электромагнита 3 с обмоткой возбуждения 4, генератора биполярных импульсов тока 5, генератора тока сканирующей электромагнитной развертки 6, вакуумной камеры 7, состоящей из двух усеченных призм 8, 9. Призмы 8, 9 соединены основаниями. Призма 9 торцевая, на ее гранях 10 располагаются выпускные окна 11 вакуумной камеры 7, с устройством подачи 13 и устройствами вывода 14, 15 облучаемой среды. Рабочая камера 12 имеет каналы 16 для подачи облучаемой среды к выпускным окнам 11. Число каналов 16 равно числу граней торцевой призмы 9. Каналы 16 имеют стенки 17, 18, формирующие поток среды перед выпускными окнами 11. Каждый канал 16 имеет свое устройство вывода 15 и общее, находящееся на оси, устройство вывода 14.

Устройство работает следующим образом. Пучок электронов, созданный ускорителем электронов 1, направляется магнитным полем обмотки возбуждения 4, расположенной на магнитопроводе коммутирующего электромагнита 3 и подключенной к генератору биполярных импульсов тока 5, на одно из выпускных окон 11 вакуумной камеры 7. К той же обмотке возбуждения 4 подключен генератор тока развертки 6, который осуществляет сканирование пучка по выпускному окну 11. После изменения полярности импульса тока в обмотке возбуждения 4 или его величины, пучок электронов изменяет направление своего движения и направляется на выпускное окно 11, находящееся на противоположной грани торцевой призмы 9 вакуумной камеры 7, или попадает на другое выпускное окно 11, находящееся на этой же грани вакуумной камеры 7. На выпускные окна, находящиеся на смежных гранях призмы 9 вакуумной камеры 7, пучок электронов попадает путем переключения на второй коммутирующий электромагнит 3, которое производит генератор биполярных импульсов тока 5 (фиг.1). Второй коммутирующий электромагнит 3 по отношению к первому повернут на 90^o, что обеспечивает переход пучка с одной пары граней торцевой призмы 9 вакуумной камеры 7 на другую пару граней. При этом для питания второго коммутирующего электромагнита 3, в частном случае реализации устройства, необходимы свой генератор биполярных импульсов тока 5 и свой генератор тока сканирующей электромагнитной развертки 6.

При расположении выпускных окон 11 поперек оси торцевой призмы 9 под углом 90^o к пучку (фиг.2) работа устройства аналогична изложенной, но характеристики устройства улучшаются (уменьшается длина пробега электронов в фольге выпускного окна, упрощается конструкция выпускного окна и т.д.).

В случае выполнения вакуумной камеры 7 и торцевой призмы 9 с шестью гранями (фиг.3), на третью пару граней пучок электронов попадет после включения третьего коммутирующего электромагнита 3, которое произведет ранее работавший генератор биполярных импульсов тока 5. Каждый из трех коммутирующих электромагнитов 3 по отношению к другому повернут на 60^o. Для питания третьего коммутирующего электромагнита 3, в частном случае реализации устройства, требуется свои генератор биполярных импульсов тока 5 и генератор тока сканирующей электромагнитной развертки 6.

Облучаемая среда подается через устройство подачи 13 в рабочую камеру 12 и по каналам 16 направляется к выпускным окнам 11 (стрелки на чертежах показывают направление движения среды). Каналы 16 и стенки 17, 18 формируют поток облучаемой среды у каждого из выпускных окон 11 встречно потоку электронов, что обеспечивает полное поглощение электронов облучаемой средой, а не элементами конструкции рабочей камеры 12 при иной подаче среды. Кроме того, предлагаемая схема подачи среды повышает эффективность и упрощает устройство для облучения, т.к. исключает подстройку ускорителя электронов 1 (изменений ускоряющего напряжения, тока пучка для получения максимального КПД устройства) при изменении плотности облучаемой среды, которая может происходить из-за изменения соотношения веществ в облучаемой среде (например, влажности среды).