[发明专利]在电子辐照加速器中使用的扫描磁铁装置

说明书

本申请是于2009年5月22日提交的申请号为200910085456.1且发明名称为“在电子辐照加速器中使用的扫描磁铁装置”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电子辐照加速器领域、更具体而言，涉及在电子辐照加速器中使用的扫描磁铁装置。

背景技术

电子辐照加速器是在高真空场中利用磁场力控制电子、利用电场力加速电子，从而使电子达到非常高能量的装置。电子辐照加速器在高能物理研究、工农业、生物医学、材料科学、国防科学等多种领域应用广泛。

扫描磁铁装置是电子辐照加速器的一个重要部件。辐射型脉冲加速器产生的每一个电子束脉冲在辐照物上形成点状束斑，经扫描磁铁装置扫描后序列点状束斑被扫开成带状，带状的电子束经引出窗引出在外界中以形成辐照场，从而对物品进行辐照加工。引出窗能够隔离电子辐照加速器的内部真空与外界大气，同时又能让高能电子束穿透引出，所以通常使用高强度的薄膜制成该引出窗，如钛金属箔。因为高能电子束具有非常高的功率密度，如果在引出窗上形成为点状，则该点会在极短的时间内急剧升温而导致引出窗烧毁，引出窗的损坏通常会给整个电子辐照加速器系统造成毁灭性的损害。扫描磁铁装置的作用就是将电子束经过扫描之后使其在引出窗上由点状变为带状，实现在一定宽度内对运动的被辐照物体的均匀辐照，同时使电子束功率密度分散，保证引出窗上的功率分布均衡，保证电子束引出窗不被损坏。

扫描磁铁装置在扫描电源产生的扫描电流的驱动下进行工作，扫描电源产生辐值周期性变化的扫描磁场。电子束偏转的效果取决于扫描磁场的大小，而在铁芯未饱和的情况下，扫描磁场的大小正比于扫描电流的大小，因此驱动扫描磁铁装置工作的扫描电流决定了电子束的扫描偏转效果，以及它在引出窗上的形成形状。扫描电流通常为三角波，使扫描磁铁装置产生正负交替、大小均匀变化的磁场。通常，扫描电流小，电子束偏转小，在引出窗上被扫开成为较短的带状；扫描电流大，电子束偏转大，在引出窗上被扫开成为较长的带状；如果扫描电流为一个固定值，则电子束在引出窗上形成为点状。在正常工作的电子辐照加速器系统中，电子束的被扫开的长度都有确定的范围，如果带状被扫开得太短，功率密度过于集中，则容易损坏引出窗；如果带状被扫开得太长，则电子束投射到引出窗以外的部件上，这会损坏所述部件，因此电子辐照加速器系统工作时需要对扫描磁铁装置的工作状态进行实时监控，既要防止扫描电流的失效，其包括电流波形变形、电流突然中断或者为固定值，也要防止扫描电流过大或者过小，当发现扫描电流出现异常时，必须立即使加速器系统停止工作以免造成其损坏。

现有的扫描磁铁装置中，大部分是仅仅通过在扫描电源的内部对其输出电压进行下限检测，也有的是在负载端对扫描电流进行下限检测，来对扫描磁铁装置的工作状态进行监控。而这种监控不能对扫描电流的失效，电流波形变形、电流突然中断或者为固定值，以及扫描电流过大或者过小进行全面监控，对于故障的判断时间长达一个扫描周期，约100ms，反应慢，即便是正确判断出了故障，也可能出现由于长时间的延时，电子辐照加速器没有及时停止工作而造成严重损坏的问题。因此，存在一种具有多重保护功能快速反应的用在电子辐射加速器的扫描装置的需要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种在电子辐射加速器中使用的扫描磁铁装置，其包括：

用于产生扫描电流或扫描电压的扫描电源；

扫描磁铁；

扫描磁铁线包；

设置在扫描电源端的源端采样装置，其用于采样所述扫描电流或扫描电压信号；

与源端采样装置相连接的源端信号监控保护电路，其特征在于所述源端信号监控保护电路包括信号失效快速分析器，用于对所述扫描电流或扫描电压信号是否符合预定波形进行实时监控。

在另一个优选实施例中，所述源端信号监控保护电路还包括比较器，其用于将所述扫描电流或扫描电压信号与下限阈值和上限阈值进行比较，当该扫描电流或扫描电压信号高于或等于下限阈值且低于或等于上限阈值时，该比较器输出正常指示信号，否则输出故障指示信号。

本发明还提供了一种在电子辐射加速器中使用的扫描磁铁装置，其包括：

用于产生扫描电流或扫描电压的扫描电源；

扫描磁铁；

扫描磁铁线包；

设置在扫描磁铁的磁场回路中的感应线包，该感应线包用于产生感应电压，和