Пристрій для опромінення та спосіб коригування положення пучка, Банк патентів
Винахід відноситься до високовольтних прискорювачів заряджених частинок і використовується як джерело іонізуючого випромінювання для радіаційно-хімічних процесів. Пристрій для опромінення містить високовольтний трансформатор-випрямляч, що включає високовольтний трансформатор, що складається з магнітопроводу, стрижні з первинною обмоткою якого укладені в електростатичні екрани, секційовану вторинну обмотку, випрямні елементи, включені між секціями вторинної обмотки, прискорювальну всередині екрану безпеки встановлена котушка, що компенсує, з можливістю знаходження осьової складової магнітного поля в протифазі вектору поля, що зміщує пучок заряджених частинок з осі прискорювальної трубки. Спосіб коригування положення пучка пристрою для опромінення включає створення високовольтним трансформатором-випрямлячем високовольтного прискорюючого потенціалу, ініціювання потоку заряджених частинок, прискорення потоку заряджених частинок, прискорення потоку заряджених частинок на внутрішній поверхні екрана безпеки. Винахід дозволяє коригувати положення пучка заряджених частинок у трубі прискорювальної, підвищити надійність і спростити конструкцію пристрою. 2 зв. та 10 з.п. ф-ли, 8 іл.
Винахід відноситься до високовольтних прискорювачів заряджених частинок і може бути використане як джерело іонізуючого випромінювання для радіаційно-хімічних процесів у різних галузях народного господарства, зокрема для опромінення рулонованих матеріалівпучком електронів для отримання потужних потоків рентгенівського випромінювання з метою стерилізації продуктів харчування, медичних препаратів і т.д.
Відомий високовольтний трансформаторний прискорювач заряджених частинок (а.с. №698480 - Л1), що містить прискорювальну трубку, розміщену на осі просторово-симетричного магнітопроводу трасформатора з парним числом стрижнів, з'єднаних ярмами. На кожному із стрижнів є первинна та секційована вторинна обмотки. Секціонована вторинна обмотка з'єднана випрямляючими елементами, які рівномірно встановлені по висоті вторинної обмотки. Сумарна висота секцій вторинної обмотки дорівнює висоті прискорювальної трубки. Стрижні трансформатора розбиті на групи, у приватному рішенні по три стрижні в групі, первинна обмотка окремої групи включена в трифазну мережу, причому обмотки, розташовані на діаметрально протилежних стрижнях, включені так, що поле розсіювання обмотки на одному стрижні компенсується полем розсіювання діаметрально стрижня. Теоретично, у кожен час поля на осі симетрії трансформатора повністю скомпенсовано, тобто. Відсутнє. Тим самим досягаються умови для транспортування пучка заряджених частинок у прискорювальній трубці прискорюючим потенціалом, створеним сукупністю елементів на основі двох 3-фазних трансформаторів, паралельно включених на загальне навантаження.
Пристрій для опромінення містить високовольтний 3-фазний трансформатор, прискорювальну трубку, розміщену на осі просторово-симетричного магнітопроводу. У нижній частині стрижнів розміщується первинна обмотка та секційована вторинна обмотка, з'єднана випрямляючими елементами. Кожен стрижень з первинною обмоткою поміщений в електростатичний екран та йоговерхня частина вільна від обмотки. Стрижні з'єднані верхнім та нижнім ярмами. Верхнє ярмо закрите екраном. Висота секційованої вторинної обмотки дорівнює висоті прискорювальної трубки. На електроди прискорювальної трубки встановлені магнітні екрани, які обмежують проникнення магнітного поля трансформатора обмоток всередину об'єму прискорювальної трубки. Повністю, тобто. 100% екранування прискорювальної трубки виконати неможливо, т.к. між магнітними екранами повинен бути ізоляційний проміжок та його електрична міцність повинна бути еквівалентною електричної міцності ізоляційному проміжку між найближчими електродами прискорювальної трубки. Спільно з фокусуючим котушкою і пристроєм розгортки пучка, ці магнітні екрани створюють необхідні умови для транспортування пучка до мішені, а також можливість коригування положення заряджених пучок частинок в прискорювальному тракті.
Проведені розрахунки та експерименти показали, що вже при струмі 50мА виникають труднощі з проводкою пучка прискорювальним трактом. Збільшується струмоосадження на електроди прискорювальної трубки, що веде до нагрівання електродів. Підвищений нагрів електродів може призвести до втрати герметичності прискорювальної трубки. У разі збільшення потужності пристрою для опромінення негативні фактори зростатимуть.
Відоме рішення (Л1) вирішує завдання компенсації полів розсіювання високовольтного трансформатора, які зміщують пучок заряджених частинок з прискорювальної осі трубки, проте дане рішення збільшує складність пристрою, т.к. необхідно виготовити подвійний комплект вузлів високовольтного трансформатора, що вимагає підвищеної точності в ідентичності елементів конструкції високовольтного трансформатора (площі перерізу стрижнів трансформатора, числа витків обмоток і т.д.) та монтажупристрої. Невеликі відхилення зазначених параметрів призведуть до появи поля, що відхиляє, яке змістить пучок з осі прискорювальної трубки і яке не дозволить отримати максимальні параметри пристрою (потужності, надійності, ККД і т.д.).
За допомогою відомого рішення (Л2), яке найближче заявляється, можна зменшити вплив полів розсіювання від обмоток високовольтного трансформатора, однак, при потужностях пристрою для опромінення в кілька сотень кіловат, цих заходів буде недостатньо, тому струмоосадження збільшиться і надійність роботи прискорювальної трубки впаде або зовсім неможлива.
Основним завданням, що вирішується за допомогою пристрою для опромінення, є коригування положення пучка заряджених частинок в прискорювальній трубці за рахунок компенсації полів розсіювання високовольтного трансформатора, що впливають на положення пучка заряджених частинок, підвищення надійності і спрощення конструкції пристрою для опромінення.
У заявляється пристрої для опромінення, що містить високовольтний трансформатор-випрямляч, випрямні елементи, включений заряджених частинок, екран безпеки, всередині якого встановлена компенсуюча котушка з можливістю знаходження осьової складової магнітного поля в протифазі вектору поля, що зміщує пучок заряджених частинок з осі прискорювальної трубки, причому у разі установки прискорювальної трубки на осі симетрії магнітопроводу високовольтного трансформатора число компенсуючих високовольтноготрансформатора, а якщо прискорювальна трубка зміщена з осі симетрії магнітопроводу високовольтного трансформатора, то число котушок, що компенсують, дорівнює числу стрижнів і додаткова компенсуюча котушка встановлена проти зміщеної прискорювальної трубки.
При цьому діаметр компенсуючих котушок визначається співвідношенням:
де F - діаметр електростатичного екрана стрижня трансформатора;
D - найбільший діаметр компенсуючої котушки;
Н – довжина прискорювальної трубки.
5. Пристрій за пп.1-4, відрізняється тим, що котушки, що компенсують, повторюють форму утворює поверхні екрану безпеки.
6. Пристрій за будь-яким з пп.1-5, що відрізняється тим, що котушки, що компенсують, виконані у формі еліпса, причому велика і мала осі еліпса знаходиться в межах:
MM4A - Дострокове припинення дії патенту СРСР або патенту України на винахід через несплату у встановлений термін мита за підтримку патенту в силі