駐波電子直線加速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種X射線發(fā)生裝置，具體涉及一種利用高頻電場(chǎng)產(chǎn)生高能量X射線的駐波電子直線加速器。
【背景技術(shù)】
[0002]加速器是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域內(nèi)的電子設(shè)備，目前，世界各地運(yùn)行著數(shù)千臺(tái)加速器，且種類較多。應(yīng)用比較廣泛的有直流高壓型加速器、電磁感應(yīng)型加速器、回旋共振型加速器等。這些加速器在性能上各有優(yōu)缺點(diǎn)，如高壓型加速器可以加速任意一種帶電粒子，但由于它的加速電壓直接受介質(zhì)擊穿的限制，因此它的能量不高；而電磁感應(yīng)加速器的缺點(diǎn)是粒子速流強(qiáng)度較低；回旋加速器由于其同步輻射損失的限制及磁場(chǎng)和電子軌道的調(diào)整比較麻煩，軌道所占面積空間較大，系統(tǒng)的真空室相應(yīng)較大，此外，回旋加速器的速流功率相對(duì)較小，致使它的粒子速流強(qiáng)度也相對(duì)較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述幾種加速器存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種產(chǎn)生能高能量X射線的駐波電子直線加速器。
[0004]解決上述技術(shù)問(wèn)題所采取的具體技術(shù)措施是:
[0005]一種駐波電子直線加速器，其特征在于:由X射線機(jī)箱1、PLC高壓調(diào)制器柜2、溫控水冷機(jī)3、進(jìn)水管4、出水管5、控制光纖電纜6及安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7組成，其中:X射線機(jī)箱I通過(guò)控制光纖電纜6與PLC高壓調(diào)制器柜2連接，溫控水冷機(jī)3通過(guò)控制光纖電纜6與PLC高壓調(diào)制器柜2連接，在X射線機(jī)箱I和溫控水冷機(jī)3之間設(shè)有進(jìn)水管4和出水管5，安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7通過(guò)控制光纖電纜6與X射線機(jī)箱I連接，溫控水冷機(jī)3通過(guò)控制電纜6與安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7連接；
[0006]所述的X射線機(jī)箱I由加速管11、射線準(zhǔn)直裝置12、屏蔽裝置13、微波傳輸裝置14、磁控管脈沖變壓器15、磁控管16、AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17、電子槍18、鈦泵19、充氣裝置20、恒溫水冷裝置21、電子槍脈沖變壓器22及電接點(diǎn)壓力表23組成，其中:磁控管脈沖變壓器15通過(guò)恒溫水冷裝置21與進(jìn)水管4和出水管5連接，恒溫水冷裝置21通過(guò)進(jìn)水管4和出水管5與溫控水冷機(jī)3連接，磁控管脈沖變壓器15上設(shè)有通過(guò)電纜連接的磁控管16，AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17通過(guò)鋁座固定在磁控管16的左側(cè)并通過(guò)電纜與磁控管16連接，微波傳輸裝置14的一端通過(guò)法蘭與AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17連接，電子槍18通過(guò)法蘭與微波傳輸裝置14的另一端及加速管11連接，加速管11固定在屏蔽裝置13中心部位設(shè)置的凹槽處，同時(shí)電子槍18還通過(guò)電纜與電子槍脈沖變壓器22連接、通過(guò)電接點(diǎn)壓力表23與鈦泵19連接、通過(guò)三通與充氣裝置20連接，充氣裝置20通過(guò)氣管與電接點(diǎn)壓力表23連接，電接點(diǎn)壓力表23通過(guò)氣管與電子槍18及鈦泵19連接并通過(guò)控制光纖6與安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7連接，射線準(zhǔn)直裝置12中的兩個(gè)固定支架分別固定在屏蔽裝置13的射線窗口的上方和左側(cè)；
[0007]所述的微波傳輸裝置14由四端環(huán)形器141、水負(fù)載裝置142、干負(fù)載裝置143、軟波導(dǎo)144、直波導(dǎo)145、彎波導(dǎo)146、波導(dǎo)窗147及方圓波導(dǎo)148組成，其中:四端環(huán)形器141的a 口通過(guò)法蘭與方形波導(dǎo)148的一端連接、b 口通過(guò)法蘭與水負(fù)載裝置142連接、c 口通過(guò)法蘭與干負(fù)載裝置143連接、d 口通過(guò)法蘭與彎波導(dǎo)146連接，彎波導(dǎo)146的另一端通過(guò)法蘭與直波導(dǎo)145的一端連接，直波導(dǎo)145的另一端通過(guò)法蘭與軟波導(dǎo)144的一端連接，軟波導(dǎo)144的另一端通過(guò)法蘭與波導(dǎo)窗147的一端連接，波導(dǎo)窗147的另一端通過(guò)法蘭與電子槍18連接，方形波導(dǎo)148的另一端通過(guò)法蘭與AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17連接；
[0008]所述的射線準(zhǔn)直裝置12由24V直流電源121、電源轉(zhuǎn)換模塊122、紅光二極管123、激光固定支架124和電源線125組成，其中:24V直流電源121通過(guò)電源線125與電源轉(zhuǎn)換模塊122連接，電源轉(zhuǎn)換模塊122經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換后再通過(guò)電源線125與紅光二極管123連接，兩個(gè)激光固定支架124分別固定在屏蔽裝置13的射線窗口一側(cè)的上方和左側(cè)，其中位于屏蔽裝置13的射線窗口一側(cè)上方的固定支架124的中心位置與屏蔽裝置13的射線窗口的中心位置在一條垂直直線上，位于屏蔽裝置13的射線窗口左側(cè)的固定支架124的中心位置與屏蔽裝置13的射線窗口的中心位置在一條水平直線上，紅光二極管123固定在激光固定支架124的通孔中；
[0009]所述的安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7由急停開關(guān)71、鑰匙開關(guān)72、高壓警燈警鈴73和門聯(lián)鎖74組成，鑰匙開關(guān)72、高壓警燈警鈴73和門聯(lián)鎖74分別通過(guò)控制光纖電纜6與供電系統(tǒng)的高壓電路24連接，X射線機(jī)箱I和PLC高壓調(diào)制器柜2分別與急停開關(guān)71連接，急停開關(guān)71通過(guò)控制光纖電纜6與供電系統(tǒng)的穩(wěn)壓電源26連接；
[0010]本機(jī)供電電路由高壓電路24和低壓電路25組成，整機(jī)供電由外部配電盒上送出380V電壓，經(jīng)穩(wěn)壓電源26到電壓調(diào)制器27，電壓調(diào)制器27再將電壓分配到低壓電路25和高壓電路24中，低壓電路25將轉(zhuǎn)換后的電壓通過(guò)電纜輸送給溫控水冷機(jī)3、磁控管16、AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17、電子槍脈沖變壓器22及電子槍18，高壓電路24將轉(zhuǎn)換后的電壓輸送給電子槍脈沖變壓器22和鈦泵19。
[0011]本實(shí)用新型的積極效果:針對(duì)目前加速器存在的缺陷，本實(shí)用新型采用了直線軌道加速的設(shè)計(jì)，很好地解決了輻射損失的問(wèn)題。此外直線加速器不僅具有粒子的注入、引出方便與效率高、粒子速流強(qiáng)度高，而且它還可以方便地根據(jù)需要增接加速結(jié)構(gòu)，提高能量。同時(shí)它可以在很寬范圍內(nèi)加速不同種類和能量的電子，具有較大的靈活性。本實(shí)用新型采用的是駐波加速場(chǎng)，這很好的解決了行波加速場(chǎng)中終端的微波剩余功率未被充分利用的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型中X射線機(jī)箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型中微波傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型中射線準(zhǔn)直裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為本實(shí)用新型中安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖6為本實(shí)用新型的供電電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]一種駐波電子直線加速器，如圖1所示，本實(shí)用新型采用S波段駐波磁軸耦合機(jī)構(gòu)，由X射線機(jī)箱、PLC高壓脈沖調(diào)制器、恒溫水冷系統(tǒng)三大部件組成，另外還有水管、光纖及電纜組成的互連系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)電路部分裝在調(diào)制器柜內(nèi)，PLC為西門子公司生產(chǎn)的S7-200 SMART PLC。其具體結(jié)構(gòu)是:
[0020]駐波電子直線加速器由X射線機(jī)箱1、PLC高壓調(diào)制器柜2、溫控水冷機(jī)3、進(jìn)水管4、出水管5、控制光纖電纜6及安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7組成，其中:X射線機(jī)箱I通過(guò)控制光纖電纜6與PLC高壓調(diào)制器柜2連接，溫控水冷機(jī)3通過(guò)控制光纖電纜6與PLC高壓調(diào)制器柜2連接，在X射線機(jī)箱I和溫控水冷機(jī)3之間設(shè)有進(jìn)水管4和出水管5，安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7通過(guò)控制光纖電纜6與X射線機(jī)箱I連接，溫控水冷機(jī)3通過(guò)控制電纜6與安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7連接。PLC高壓調(diào)制器柜作為磁控管的高壓電源，輸出脈沖高壓，使磁控管產(chǎn)生微波，通過(guò)波導(dǎo)傳輸至加速管。加速管中建立好穩(wěn)定的駐波加速場(chǎng)后，通過(guò)觸發(fā)加速管電子槍電源，產(chǎn)生低能電子束，電子束在加速管中被加速，直至打靶產(chǎn)生X射線。
[0021]X射線機(jī)箱I如圖2所示，由加速管11、射線準(zhǔn)直裝置12、屏蔽裝置13、微波傳輸裝置14、磁控管脈沖變壓器15、磁控管16、AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17、電子槍18、鈦泵19、充氣裝置20、恒溫水冷裝置21、電子槍脈沖變壓器22及電接點(diǎn)壓力表23組成，其中:磁控管脈沖變壓器15通過(guò)恒溫水冷裝置21與進(jìn)水管4和出水管5連接，磁控管脈沖變壓器15用于給磁控管供燈絲電壓和啟振高壓，其電壓由PLC高壓調(diào)制器柜供給，且受控于PLC高壓調(diào)制器柜。同時(shí)，磁控管燈絲電源通過(guò)脈沖變壓器給磁控管燈絲供電，并返回磁控管燈絲的狀態(tài)，從而確定是否退掉磁控管燈絲加熱電流。當(dāng)磁控管高壓加上且觸發(fā)頻率高于IlOHz時(shí)，磁控管燈絲電流會(huì)自動(dòng)退掉一部分。恒溫水冷裝置21通過(guò)進(jìn)水管4和出水管5與溫控水冷機(jī)3連接，將加速器內(nèi)部發(fā)熱元件，如:加速管、磁控管、四端環(huán)行器、脈沖變壓器等的熱量帶走，使其內(nèi)部保持恒定的工作溫度，使器件不會(huì)被束流和微波溫度過(guò)高而燒壞。它還保證加速管和磁控管的工作頻率穩(wěn)定，因?yàn)榧铀俟芎痛趴毓芄ぷ鲿r(shí)溫度會(huì)升高，致使加速管和磁控管腔體尺寸增大，引起加速管工作頻率的變化，從而引起電子束的能量和劑量的波動(dòng)，因此加速管和磁控管要用恒溫水冷卻，恒溫水由恒溫水冷機(jī)組提供。當(dāng)缺水或者水壓不夠時(shí)，通過(guò)安全聯(lián)鎖保護(hù)裝置7自動(dòng)切斷高壓。恒溫水溫度常置為24?25°C。加速器開機(jī)前先打開恒溫水機(jī)，并檢查溫度。磁控管脈沖變壓器15上設(shè)有通過(guò)電纜連接的磁控管16，AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17通過(guò)鋁座固定在磁控管16的左側(cè)并通過(guò)電纜與磁控管16連接，磁控管16是產(chǎn)生微波的裝置，其型號(hào)為MG5125，生產(chǎn)廠家是:昆山國(guó)力真空電器有限公司。磁控管16的額定脈沖功率為2.0MW,工作頻率在2993~3002MHz范圍內(nèi)可調(diào)。微波傳輸裝置14的一端通過(guò)法蘭與AFC頻率自動(dòng)跟蹤裝置17連接，電子槍18通過(guò)法蘭與微波傳輸裝置14的另一端及加速管11連接，加速管11是一種電子與加速腔中的軸向駐波相互作用，使得微波能量轉(zhuǎn)化為電子動(dòng)能的裝置，電子束打靶，產(chǎn)生X射線。電子槍18還通過(guò)電纜與電子槍脈沖變壓器22連接，電子槍脈沖變壓器22的電壓由PLC高壓調(diào)制器柜供給，且受控于PLC高壓調(diào)制器柜。電子槍18通過(guò)電接點(diǎn)壓力表23與鈦泵19連接，鈦泵19用于維持加速管真空，加速管要求在高真空條件下工作，以防止加速管內(nèi)微波放電打火、電子槍陰極中毒、燈絲氧