[发明专利]一种工业用X射线与高能电子加速器复合辅照系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种工业辅照系统，特别是一种工业用X射线与高能电子加速器复合辅照系统。

(二)背景技术

辐照加工技术是利用核辐射或射线辐射与物质相互作用所产生的物理效应、化学效应和生物效应，对被加工物品进行处理，以达到预期的目标。现行的技术是将电子加速器产生的电子线或钴60产生的γ射线的能量转移给被辐照物质，通过控制辐射条件，如材料改性、食品保鲜、农作物杀虫、消毒灭菌、生物变异等。辐射加工，使其物质发生物理、化学及生物效应，达到人们所需要的目标。比如，使高分子材料分别实现接枝、聚合、裂变或交联，抑制或刺激生物生长，有效地杀灭害虫、虫卵、病菌等。

辐射加工产业发展迅速，北美、欧洲的辐照加工产品应用已十分广泛，亚洲、南美洲甚至比较落后的非洲，都相继有不少装置投入使用，年产值高达数千亿美元。

电子加速器的基本原理是高频振荡电源获得射频电压，经射频变压器和倍压整流堆后获得高频高压，使得高电场中被加热的灯丝上的电子脱离灯丝并定向移动。这些电子，在束流管的真空腔中，被分压电场逐级加速，并在聚焦和扫描磁场的作用下，形成束状，且以极高的能量穿越扫描钛窗，轰击从钛窗下面通过的被照物的分子键，导致产品迅速发生反应，如交联、降解、杀菌等等。

电子加速器系统一般分为三级架构：加速器设备系统、监测与控制系统和用户管理系统。整个系统通常采用工业以太网及工控总线技术将监控设备连接起来，构成了一个稳定，易于扩充的硬件环境。

将加速器设备按功能划分为若干个分系统。如调制器系统、微波系统、恒温水冷系统、传送系统、真空系统、磁场系统、束流测量系统、安全连锁系统等。这样的分系统将由监测与控制系统来控制，将各个分系统连接构成一个整体并可以分别进行控制和调试，。整个系统按摆放位置及功能整合又可分为四个部分：照射头，调制器、传送系统、恒温水冷系统。

X射线的产生有多种方式。目前最常用的方式是通过高速运动的电子流轰击金属靶来获得的。常用的靶材：Cr，Fe，Co，Ni，Cu，Mo，Ag。短脉冲电子束打靶产生轫致辐射，再记录穿过快速过程后相应的轫致辐射，加速器可在相当大的范围内方便地调节电子的能量，为不同的辅照组合选择不同的轫致辐射谱带来了方便。X射线辅照的能量转换效率较低，是其辅照深度较深。因此，在工业辅照应用中，X射线辅照与高能直线电子加速器辅照具有互补性。目前，在工业辅照应用中，或采用X射线辅照，或采用高能直线电子加速器辅照。尚未见将两种辅照系统集成在一起构成复合辅照系统的技术方案。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种工业用X射线与高能电子加速器复合辅照系统，使其辅照能量、辅照深度的调节范围大，能满足不同的辅照对象对辅照计量以及辅照深度的不同要求。

为了解决上述技术问题，本发明包括X射线系统和高能电子加速器系统，X射线系统的X线出束单元和高能电子加速器系统的电子束出束单元沿束下线方向纵向排列形成复合辅照出束模块，复合辅照出束模块位于束下线的上方，X射线系统和高能电子加速器系统有一个可控制两个系统同时工作和切换两个系统的总控制系统单元。

为了提高辅照效果，所述复合辅照出束模块产生的电子束或X射线形成的扫描扇面与束下线运行方向垂直。

为了可改变复合辅照出束模块与被照物之间的间距，所述束下线位于复合辅照出束模块下方部分设有高度调节装置。

为了使其控制方便、体积小，所述的高能电子加速器系统采用S波段紧凑型立式驻波轴耦合电子直线加速器结构，高能电子加速器系统包电源供给单元、固态调制器单元、真空和微波系统单元、速调管单元、加速管聚焦单元、电子束出束单元、和热管温控系统单元，前述的七个单元由总控制系统单元控制。

为了使其具有热软启动功能、使系统工作更安全可靠，所述的总控制系统单元具有设置工作温度并控制系统达到设定工作温度才能启动的程序，热管温控系统单元包括调节并控制系统温度在设定工作温度范围内的热管冷却装置和恒温控制系统。

所述的固态调制器单元为全固态结构。屏弃了传统设计中的变压器油箱以及复杂的水冷系统，使调制器容易小型化，安装维护便捷，从而满足紧凑型系统结构的要求。

为了便于实施，所述的X射线系统为电子束打靶方式的X射线系统。