[发明专利]双能或多能静电场电子加速装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及静电场电子加速技术领域，特别涉及双能或多能静电 场电子加速技术。

背景技术

静电电场电子加速装置就是在真空中用静电场将带电粒子加速到 很高能量的一种装置。静电电场电子加速装置在工业无损检测、海关 集装箱检测、CT等领域应用广泛。用静电场加速电子的电子直线加速 装置通常由一个阳极(靶极)、一个阴极(由通过加热可以释放电子 的灯丝线圈构成)及其它部件组成，阳极(靶极)通常接正高压，阴 极(灯丝线圈)接零电位(相对于靶极的高压)。这样在阳极和阴极 这两级间有较高的静电电压差，即加速电场。由电流方式加热的灯丝 释放的电子在该电场的作用下加速飞向阳极，高压通常为几十KV到 几百KV左右。

双能或多能电子加速装置系统是指一台装置可产生两种或多种能 量的电子束流的电子加速系统。双能电子加速系统与传统的单能电子 加速系统相比，不只是单机所提供的能量的多样化，更大的技术优势 在于它能结合新一代探测器系统、数据图像处理系统等来实现对不同 的物质材料进行分辨。在传统的工业无损检测、海关集装箱检测、CT 等领域应用单能加速器系统只能对物质的形状进行识别，而应用双能 加速器系统则可以同时对物质的形状和材质进行识别。因此双能或多 能加速系统具有更加广阔的应用前景。

传统的双能静电场电子加速装置一般都采用利用电子开关切换高 压的方法实现。这种方式对开关的要求很高，一般需要高压大电流的 功率开关。由于该开关工作于高压且较高的功率情况下，开关的寿命 直接影响到装置的可靠工作。

发明内容

本发明是完全不同于传统的加速装置及其加速方法的双能或多能 静电场电子加速器。

本发明的一个目的是提供双能或多能静电场电子加速装置。

本发明的另一个目的是提供双能或多能静电场电子加速方法。

本发明采用多阴极来实现双能或多能，即对应一个阳极有两个或 多个阴极(阴极由能够释放热电子的灯丝线圈构成)，阳极接正高压， 各个阴极分别接不同的负电位。这样在阳极和不同的阴极间其静电场 的加速电压便不同，工作时通过控制灯丝线圈中的加热电流和相应的 阴栅极上的电压来得到不同的加速电子束。

为了达到本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

1)一种双能或多能静电场电子加速装置，包括：球管，设置在球 管内的阳极，阳极靶，阴极，阴栅极，其特征在于，还包括至少两个 阴极聚焦环，以及所述阴极包括至少两个单独的阴极，所述阴栅极包 括与所述至少两个单独的阴极一一对应的至少两个阴栅极，所述至少 两个阴极聚焦环与所述至少两个单独的阴极一一对应并设置在各自的 阴极与所述阳极之间。

2)一种双能或多能静电场电子加速方法，包括以下步骤：i)提供 如上述技术方案1)的双能或多能静电场电子加速装置；ii)在所述电 子加速装置的至少两个阴极的灯丝线圈上提供各自的控制电流，在所 述至少两个阴栅极上提供各自的控制电压，以及在所述至少两个阴极 聚焦环上提供各自的聚焦电压；iii)调整A)所述各阴极灯丝线圈的控 制电流，B)所述各阴栅极的控制电压，以及C)所述各阴极聚焦环的 聚焦电压，使得从各阴极发出的、落在阳极靶上的电子束具备不同的 能量。

本发明的有益效果：

1.本发明在实现双能或多能时无需采用高压大功率开关，并且阳 极、第一阴极、第二阴极等上所加的加速电压均为稳定直流。在不同 能量交替工作时只需要交替通断各个阴栅极电压以及灯丝电流这些小 功率电源即可，这与采用通过高压大功率开关变换高压切换加速高压 的方法相比，设备工作更加可靠，设备寿命将更长。

2.本发明在引入多级加速电压后，还引入了聚焦环以避免某一能 量的电子束在加速过程中受其它能量电场的影响，这个聚焦环使各个 阴极发射的电子束的会聚效果更佳，使各个电子束最终靶点变小，而 且它还可以用来分别调整各个电子束，使其聚焦在一个靶点上。

3.由于各个能量的加速电场均由稳定的直流产生，因而其能量稳 定度可以做得更高。