Устройство для облучения поверхности изделия электронным лучом

 

Применение: изобретение относится к ускорительной технике и может использоваться при разработке импульсных ускорителей электронов прямого действия на малые энергии для технологических целей. Сущность изобретения: устройство содержит высоковольтный выпрямитель, высокочастотный инвертор, генератор Маркса с каскадами, содержащими конденсаторы и разрядники и генератор запускающих импульсов. В описании приведены конструктивные признаки электронных пушек. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке импульсных ускорителей электронов прямого действия на малые энергии для технологических целей.

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение диапазона регулировки напряжения периодически следующих импульсов.

Изобретение поясняется чертежом, на фиг.1 которого приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 конструкция электронных пушек и их подключению к источнику импульсного напряжения; на фиг.3 общая компоновка устройства; на фиг.4 конструкция источника импульсных напряжений, собранного по схеме генератора Маркса; на фиг.5 зависимость дозы облучения от глубины проникновения в облучаемый материал.

Устройство содержит высоковольтный выпрямитель 1, выход которого подключен к высокочастотному инвертору 2, соединенному с генератором Маркса, который состоит из нескольких каскадов 3 с разрядниками 4 и 5. К запускающему электроду 6 разрядника 5 во втором или следующим за ним каскаде подключен генератор запускающих импульсов 7. Активная нагрузка, образованная двумя электронными пушками 8, включена в последний каскад генератора Маркса. Холодные катоды 9 и выходные окна 10 электронных пушек обеспечивают формирование электронных пучков широкого сечения, а взаимное расположение пушек позволяет осуществлять двухстороннее облучение объектов. Через токовводы 11 и 12 катоды 9 электронных пушек соединены с выходом 13 генератора Маркса. Внутренний вакуумный объем бака 15, заполненного изолирующим газом, в котором размещен генератор Маркса. Через вакуумный тракт 16 внутренний объем электронных пушек соединен с вакуумным насосом 17, создающим требующую степень разрежения в электронных пушках. Устройство также снабжено системой охлаждения, включающей в себя теплообменник 18, насос 19 и жидкостный резервуар 20. Заземленный кожух резервуара 20, на котором закреплены электронные пушки 8, выполняет также функцию второго заземленного провода, соединенного с заземленной оболочкой 21 генератора Маркса.

Устройство работает следующим образом.

От выпрямителя 1 через инвертор 2 осуществляется зарядка всех каскадов 3 генератора Маркса. Подачей запускающего импульса от генератора 7 на электрод 6 разрядника 5 во втором или одном из следующих каскадов генератора Маркса осуществляется закорачивание разрядника 5, которое приводит к повышению напряжения на разрядниках в остальных каскадах, вследствие чего происходит закорачивание всех оставшихся разрядников. При этом на выходе генератора Маркса вырабатывается импульс высокого напряжения отрицательной полярности, прикладываемый далее к промежутку между заземленным корпусом и катодом 9 каждой из электронных пушек 8. В результате автоэлектронной эмиссии на катодах 9 осуществляется генерация и ускорение электронных пучков, выводимых через окна 10 и попадающих далее на облучаемый объект. Далее весь описанный цикл периодически повторяется, и все устройство работает с требуемой частотой повторения импульсов.

Подача запускающего импульса в один из разрядников одного из каскадов, исключая первый, обеспечивает надежное срабатывание генератора Маркса в широком диапазоне регулировки напряжения. Это позволяет подбирать оптимальный режим облучения в зависимости от состава и толщины облучаемого материала.

На фиг.5 сплошной линией представлена зависимость дозы от глубины проникновения в процентах по отношению к дозе, получаемой обращенной к пучку поверхностью изделия. Как видно из приведенного графика, полученная характеристика обладает протяженным линейным участком с малым наклоном, что выгодно отличает ее от аналогичных характеристик известных устройств, изображенных пунктирными линиями. Это позволяет ослабить зависимость дозы облучения от толщины облучаемого материала и обеспечить равномерное облучение различных изделий с выбором требуемой рабочей точки Р.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ, содержащее источник периодически следующих импульсов высокого напряжения, выполненный по схеме генератора Маркса, содержащего соединенные между собой конденсаторы и разрядник с запускающим электродом в каждом из каскадов, первый из которых подключен к схеме зарядки с высоковольтным выпрямителем и высокочастотным инвертором, а последний - к электронной пушке с холодным катодом и прозрачным для электронного луча анодом, а также соединенный с источником периодически следующих импульсов высокого напряжения генератор запускающих импульсов, отличающееся тем, что генератор запускающих импульсов соединен с запускающим электродом только одного разрядника в отличном от первого каскаде генератора Маркса, а схема зарядки содержит включенную между высокочастотным инвертором и первым каскадом генератора Маркса пару схем удвоения противоположной полярности, включенных последовательно через два конденсатора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор запускающих импульсов соединен с запускающим электродом разрядника во втором каскаде генератора Маркса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5