具有由粉末复合材料制成的磁轭的电子回旋加速器 |
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| 申请号 | CN200780040244.0 | 申请日 | 2007-09-06 | 公开(公告)号 | CN101530004B | 公开(公告)日 | 2011-08-03 |
| 申请人 | 史密斯海曼有限公司; | 发明人 | J·贝尔穆特; G·戈伊斯; G·赫斯; U·菲伯克; | ||||
| 摘要 | 特别是在一 X射线 检验装置中的 电子 回旋 加速 器(1)，包括：由两个间隔开设置的元件(2a、2b)组成的 旋转对称 的内磁轭，连接两内磁轭件(2a、2b)的外磁轭(4)，至少一个主 磁场 线圈(6a、6b)，以及在内磁轭件(2a、2b)之间设置的圆环形电子回旋加速器管(5)，其中内磁轭和/或外磁轭至少部分地由一粉末 复合材料 制成。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于物体的安全检验的X射线检验装置，具有一电子回旋加速器(1)、一用于产生X射线的靶极以及一X射线探测器和一评价装置，所述电子回旋加速器(1)包括： |
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| 说明书全文 | 具有由粉末复合材料制成的磁轭的电子回旋加速器技术领域背景技术[0002] 在大容积的物体如集装箱和车辆对不允许的内装物如武器、炸药或走私货物的检验中，已知使用X射线检验装置。其中产生X射线并且对准物体。借助于一探测器测量由物体减弱的X射线并且由一评价装置分析。因此可以得出关于物体的特性的结论。一这样的X射线检验装置例如由欧洲专利文献EP 0 412 190 B1是已知的。 [0003] 为了产生对检验需要的大于1MeV(兆电子伏特)的能量的X射线使用电子回旋加速器。对此涉及粒子回旋加速器，其中通过磁场将电子保持在一圆形轨道上。该磁场的一改变产生一电场，该电场使电子在其圆形轨道上加速。由所谓 条件，根据磁场的分布及其时间上的变化确定一稳定的额定轨道半径。加速的电子转向一靶极，在那里它在撞击时产生一韧致辐射，其光谱还取决于电子能量。 [0004] 一由公开文献DE 23 57 126 A1已知的电子回旋加速器包括一两件式的内磁轭，其中两个内磁轭件的端面间隔开对置。借助于两主磁场线圈在内磁轭中产生一磁场。一外磁轭连接各内磁轭件的彼此远离的两端并且闭合磁回路。 [0005] 在两个内磁轭件的端面之间设有一抽成真空的电子回旋加速器管，待加速的电子在其中回旋。各内磁轭件的端面这样地成形，使得由主磁场线圈产生的磁场迫使电子在一圆形轨道上并且其还向该圆形轨道所处的平面聚焦。为了控制磁通量已知，在各内磁轭件的端面之间在电子回旋加速器管内设置一铁磁的嵌件。 [0006] 在已知的电子回旋加速器中，磁轭由叠片组构成，所述叠片组特别由多个变压器薄片构成。对此特别是必须很精确地制造内磁轭，以便在电子回旋加速器管的区域内达到磁场的一最大可能的均匀性。因此由叠片组制造磁轭是耗费很大的和昂贵的，此外在多个薄片的层中常常产生间隙。叠片组的一机械的精加工导致表面的一“涂污”，其结果是在工作中提高的涡流损耗。为了清除该层，表面的净化例如通过一腐蚀过程是一通用的方法，但由于环境污染和工作可靠性是不利的。 发明内容[0007] 因此本发明的目的是，提供一种包括各磁轭的电子回旋加速器，其不具有上述缺点。 [0009] 一按照本发明的电子回旋加速器具有一由两个间隔开设置的元件构成的、旋转对称的内磁轭、一连接两个内磁轭件的外磁轭、至少一个主磁场线圈和一在各内磁轭件之间设置的圆环形电子回旋加速器管。按照本发明内磁轭和/或外磁轭至少部分地由一粉末复合材料构成。 [0010] 在粉末复合材料中涉及软磁材料。一种粉末在本文件的范围内基于一种铁合金或铁粉合金并且在使用一胶合剂的情况下挤压成成型件。这样的成型件固有一高的和各向同性的比电阻。此外在高的工作电流时还避免饱和现象。在采用无磁致的合金时得到降低的噪声形成。粉末复合材料的成分的选择例如根据对电子回旋加速器的要求留给实施的本领域技术人员决定。 [0011] 由一粉末复合材料制成的磁轭或磁轭件可以直接进行机械的精加工，而因此不需要另一例如腐蚀技术的后处理。磁轭或磁轭件的表面比在由叠片组的制造时明显更光滑并且更可重现，借此产生通过磁轭形成的磁场的一较大的均匀性。此外粉末复合材料的各向同性的材料特性导致较小的涡流并从而导致较小的损耗功率和一在电子回旋加速器工作时较高的效率。 [0012] 在本发明的一个实施形式中，内磁轭完全由一粉末复合材料制成。这是有利的，因为不同于由各薄片的制造，该旋转对称的构件由一粉末复合材料的制造是耗费较少的和不易出现缺陷。优选外磁轭由叠片组构成，所述叠片组特别由变压器薄片构成。由于外磁轭不必旋转对称地构成并且对磁场的均匀性的要求与内磁轭相比是微小的，外磁轭由一个或多个叠片组的制造是可能的。或者外磁轭也完全或部分地由一粉末复合材料构成。 [0013] 可选的，电子回旋加速器在各内磁轭件之间具有至少一圆片坯，其中将圆片坯设置成使其纵轴线与内磁轭的旋转对称轴线重合。由于圆片坯材料的导磁率，在圆片坯的区域内的磁场强于在各内磁轭件的端面之间无圆片坯的空气隙中的磁场。由此产生可能性，通过圆片坯或多个圆片坯的构造影响 条件并从而影响加速的电子在电子回旋加速器管中的轨道半径。同时圆片坯优选由一粉末复合材料制成。 [0014] 在本发明的一个实施形式中，将各内磁轭件构成和设置成使其相对置的端面彼此是镜像对称的。同时将对称平面有利地定向成使内磁轭的旋转对称轴线与其垂直。这导致在各端面之间的空气隙中的一有利的场分布，借此将电子在电子回旋加速器管中保持在一圆形轨道上。 [0015] 本发明的电子回旋加速器有利地在一X射线检验装置中用于物体的安全检验，其将电子注射入电子回旋加速器中并在其转向一由钽构成靶极之前将其加速。在那里电子产生具有一已知的光谱的X射线。将X射线对准物体、优选一集装箱和/或一车辆并且在那里例如通过散射或透射衰减修正。由一X射线探测器测量修正的X射线并且借助于一评价装置分析。由结果得出关于物体的特性或其内装物的结论。附图说明 [0016] 将借助一实施例更详细地说明本发明。其中： [0017] 图1一按照本发明的电子回旋加速器的示意的剖视图。 具体实施方式[0018] 图1示出一优选的电子回旋加速器1的示意的结构的横剖视图。其特别具有一包括两间隔开设置的元件2a、2b的、旋转对称的内磁轭、一连接两内磁轭件2a、2b的外磁轭4、一在内磁轭2a、2b之间设置的圆环形电子回旋加速器管5和两个主磁场线圈6a和6b。内磁轭2a、2b完全由一粉末复合材料制成，而外磁轭设计为由变压器薄片构成的叠片组。或者外磁轭4也由一粉末复合材料制成。 [0019] 根据由一粉末复合材料的制造也可以精确地制造磁轭或磁轭件的复杂的几何形状。此外各向同性的材料特性降低磁轭中的涡流损耗。 [0020] 主磁场线圈6a和6b设置在内磁轭2a和2b的凸缘上。由其产生的磁场穿过内磁轭2a和2b，其中通过外磁轭4闭合磁回路。内磁轭和/或外磁轭的形状可以由本领域的技术人员按照应用情况选择而不同于图1中所示的形状。也可以设有只一个或多于两个主磁场线圈。 [0021] 电子回旋加速器1在内磁轭2a、2b之间还具有优选的各圆片坯3，其中圆片坯3的纵轴线与内磁轭的旋转对称轴线相应。通过各圆片坯3的实施形式可以影响各内磁轭件的端面之间的磁场并从而影响 条件。圆片坯的数量和/或形状由实施的本领域的技术人员决定。 [0022] 磁场在内磁轭2a与2b的端面之间部分地通过圆片坯3和此外延伸通过一空气隙延伸。在该空气隙中设置电子回旋加速器管5。对此涉及一抽真空的管，在其中加速电子。内磁轭件2a和2b的端面具有一形状，所述形状这样选择，使得磁场在它们之间将电子聚集到一环形轨道上。各端面的构造对于本领域的技术人员来说是已知的并因此不更详细地说明。电子在加速过程的终端撞向一靶极并因此产生一X射线，其光谱还取决于电子的终端能量和靶极的材料。 [0023] 为了加速，将电子以一初始能量注入电子回旋加速器管5中。在加速阶段时通过主磁场线圈6a和6b继续增大电子回旋加速器1中的磁场。借此产生一电场，其向电子施加一加速力。同时由于洛伦兹磁力迫使各电子处在电子回旋加速器管5内一额定环形轨道上。 [0024] 周期性地重复进行电子的加速，借此产生一脉冲的X射线。在每一周期中在一第一步骤中将电子注射入电子回旋加速器管5中。在一第二步骤中通过主磁场线圈6a和6b中的一渐升的电流并因此通过在内磁轭2a与2b之间的空气隙中的一渐增的磁场将电子沿其圆形轨道的圆周方向加速。在一第三步骤中，为了产生X射线将加速的电子转向靶极。紧接着在重新将电子注入到电子回旋加速器管5中之前进行一可选的停歇。 |
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