技术领域
[0001] 本
发明涉及辐照装置领域，特别是一种电子帘加速器和控制方法。
背景技术
[0002] 电子帘加速器是一种高压型加速器，没有加速管和扫描装置，具有体积小、外形规整以及结构简单的特点。电子帘加速器的应用广泛，主要用于
海水淡化、功能膜制备、建筑装饰材料及录音带等高端产品涂层
固化，烟气
净化，
废水治理、薄形
橡胶和橡胶乳
辐射硫化以及医用材料制备等领域。
[0003] 图1为现有的单
灯丝结构电子帘加速器横切面的示意图，12为单灯丝
阴极，图2为多灯丝结构电子帘加速器横切面的示意图，22为多灯丝阴极。6为
阳极，5为
钛窗。当电子束离开栅极3后，可能会轰击在钛窗5外侧
真空室内的管壁上造成
能量损失、真空度下降、系统效率下降和冷却不足等问题。
发明内容
[0004] 本发明的一个目的在于解决电子帘加速器的电子束扩散的问题。
[0005] 根据本发明的一个方法，提出一种电子帘加速器，包括阴极、反射极和栅极，在栅极的外侧具有汇聚
电极，汇聚电极对经过栅极的发散电子产生汇聚作用。
[0006] 进一步地，汇聚电极为位于栅极两侧的凸起。
[0007] 进一步地，凸起具有平滑曲面。
[0008] 进一步地，凸起为圆弧状结构。
[0009] 进一步地，圆弧为半圆弧、优弧或劣弧。
[0010] 进一步地，圆弧的中
心轴位于栅极平行于阴极区域的延长线上。
[0011] 进一步地，凸起为抛物面形或斜面形。
[0012] 进一步地，凸起的高度根据输出电子束流的有效宽度、电子帘加速器的真空室的几何尺寸和\或静
电场的最大场强要求获取。
[0013] 进一步地，平滑曲面的
曲率根据输出电子束流的有效宽度、电子帘加速器的真空室的几何尺寸和\或静电场的最大场强要求获取。
[0014] 这样的装置，汇聚电极产生汇聚发散电子的电场，从而有效降低电子束在阳极上产生的束斑扩散效应，提高电子的利用率，并降低阳极处冷却系统的压
力，提高电子帘加速器的系统效率。
[0015] 根据本发明的另一个方面，提出一种电子帘加速器，包括阴极、反射极和栅极，栅极包括控制栅极和屏蔽栅极，屏蔽栅极的外侧具有凸起，以产生汇聚电场，对经过栅极的发散电子产生汇聚作用。
[0016] 进一步地，凸起具有平滑曲面。
[0017] 进一步地，凸起为圆弧状结构
[0018] 进一步地，圆弧为半圆弧、优弧或劣弧。
[0019] 进一步地，圆弧的中心轴位于栅极平行于阴极区域的延长线上。
[0020] 进一步地，凸起的高度根据输出电子束流的有效宽度、电子帘加速器的真空室的几何尺寸和\或静电场的最大场强要求获取。
[0021] 进一步地，平滑曲面的曲率根据输出电子束流的有效宽度、电子帘加速器的真空室的几何尺寸和\或静电场的最大场强要求获取。
[0022] 进一步地，圆弧的半径根据输出电子束流的有效宽度、电子帘加速器的真空室的几何尺寸和\或静电场的最大场强要求获取。
[0023] 这样的装置，汇聚电极产生汇聚发散电子的电场，从而有效降低电子束在阳极上产生的束斑扩散效应，提高电子的利用率，并降低阳极处冷却系统的压力，提高电子帘加速器的系统效率。
[0024] 根据本发明的又一个方面，还提出一种电子帘加速器控制方法，在电子帘加速器的栅极外侧产生汇聚电场，以便汇聚经过栅极的发散电子。
[0025] 通过这样的方法，利用汇聚电场汇聚穿过栅极的发散电子，从而有效降低电子束在阳极上产生的束斑扩散效应，提高电子的利用率，并降低阳极处冷却系统的压力，提高电子帘加速器的系统效率。
附图说明
[0026] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本
申请的一部分，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0027] 图1为
现有技术中一种电子帘加速器结构的立体示意图。
[0028] 图2为现有技术中一种电子帘加速器的部分示意图。
[0029] 图3为本发明的电子帘加速器的第一个实施例的示意图。
[0030] 图4为本发明的电子帘加速器的一个实施例的工作原理示意图。
[0031] 图5为本发明的电子帘加速器的另一个实施例的工作原理示意图。
[0032] 图6为本发明的电子帘加速器的第二个实施例的示意图。
[0033] 图7为本发明的电子帘加速器的第三个实施例的示意图。
[0034] 图8为本发明的电子帘加速器的第四个实施例的示意图。
[0035] 图9为本发明的电子帘加速器的第五个实施例的示意图。
[0036] 图10为本发明的电子帘加速器的第六个实施例的示意图。
[0037] 图11为本发明的电子帘加速器的第七个实施例的示意图。
[0038] 图12为本发明的电子帘加速器控制方法的一个实施例的
流程图。
具体实施方式
[0039] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0040] 本发明的电子帘加速器的一个实施例的示意图如图3所示。图3为电子帘加速器的一个实施例的横切面，其中，2为阴极，阴极2可以是负高压灯丝，用于发散电子；1为反射极，用于加速电子向栅极方向运动；3为栅极，用于均匀到达栅极3的电子；4为汇聚电极，用于对经过栅极3的发散电子产生汇聚作用。电子束在经过栅极后，在空间电荷的作用下会向外围发散，汇聚电极4改变栅极3和钛窗之间的电场，汇聚发散的电子。通过这样的装置，能够降低电子束在阳极上产生的束斑扩散效应，提高电子的利用率，并降低阳极处冷却系统的压力，提高电子帘加速器的系统效率。
[0041] 本发明的电子帘加速器的一个实施例的工作原理的示意图如图4所示。1为反射极，2为阴极，3为栅极，4为汇聚电极，这个实施例中，汇聚电极4以栅极3向外的圆弧形凸起为例。电子的运动轨迹如7所示。在两侧向外呈圆弧形凸起的栅极3的作用下，等势线如8所示。发散电子在汇聚电极的作用下汇聚，从而减小了空间电场造成的电子扩散，提高电子的利用率，并降低阳极处冷却系统的压力，提高电子帘加速器的系统效率。
[0042] 图4示意图中的装置作为电子帘加速器的一部分，如图5所示，构成电子帘加速器。主体9可以是例如不锈
钢柱型筒，围成真空室。在图5的横切面中，1为反射极，2为阴极，3为栅极，阴极位于反射极和栅极之间，栅极3具有相对于阴极2的正电位。反射极1又称悬浮极，是通过接收阴极2灯丝发射的电子而形成的一个负电位电极。反射极1附近为电子减速场，将阴极2发射朝向反射极运动的电子减速后朝栅极3的方向加速。6为阳极，在栅极3和阳极6之间产生电子加速场，加速电子向阳极运动。到达阳极6的电子经过钛窗5发射出电子帘加速器。电子束在穿过栅极3向阳极6运动的过程中，由于空间电场的作用，会发生扩散效应，致使在阳极6上的束斑发生扩散，电子轰击阳极附近的
位置，造成电子束的利用率低，并且对阳极6附近的冷却系统造成压力，且容易造成真空室的真空度下降。汇聚电极4能够产生汇聚电场，汇聚电场能够抵消空间电场对电子束的扩散作用，从而减小电子束在阳极6上的束斑扩散，提高电子束的利用率，降低冷却系统的压力。
[0043] 本发明的电子帘加速器的一个实施例的示意图如图6所示。图中，栅极3的两端向外凸起形成汇聚电极64。这样的栅极结构能够在栅极外侧形成电子的汇聚电场，从而汇聚发散电子。另外，汇聚电极作为栅极的一部分，使电子帘加速器结构简单，易于制造，易于
定位。
[0044] 在一个实施例中，栅极3两侧向外凸起形成的汇聚电极具有平滑曲面。平滑曲面形成的汇聚电场变化平滑，根据曲率不同，形成的汇聚电场的平行于钛窗方向的分量强度不同，有利于调整汇聚电场强度。
[0045] 本发明的电子帘加速器的一个实施例的示意图如图7所示。其中，栅极3的两端向外凸起形成的汇聚电极74为圆弧形。圆弧形的曲面便于加工，能够降低圆弧表面电场强度，且能够均匀化电场分布。
[0046] 在一个实施例中，栅极两端向外凸起形成的圆弧形汇聚电极可以是半圆弧、优弧、劣弧。根据所需的汇聚电场场强，以及配合与栅极相连接的真空室的形状，调整圆弧形中心
角度、半径。
[0047] 在一个实施例中，栅极两端的凸起可以是抛物线形或斜面形。可以根据对发散电子汇聚程度的需要调整凸起的高度。
[0048] 在一个实施例中，栅极两端凸起的高度，或凸起的平滑曲面的曲率根据输出电子束流的有效宽度、电子帘加速器的真空室的几何尺寸和\或静电场的最大场强要求获取。汇聚电极的作用是产生一个电子束的汇聚电场，其聚束效果需要同真空室内静电场的
散焦作用相抵消，否则容易出现电子束在阳极位置的过聚焦或欠聚焦效应。电子束有效宽度越宽，越需要提高束流中心区域的聚束效果。真空室尺寸越大，静电场的散焦效果越大，越需要提高电子束的聚束效果。但是，高压金属表面高度或曲率变大对应电场强度增加，当真空中的电场达到临界值后会出现高压打火现象，此时将严重改变静电场的分布形状，影响电子束的运动轨迹。因此考虑到真空室内静电场的高压打火可能性，需要将汇聚电极表面电场控制在极限击穿场强，如10MV/m，以下。在一个实施例中，可以通过仿真模拟的方式获取合适的栅极两端凸起的形状及高度或曲率。
[0049] 栅极两侧相对中心区域凸起越大，等势线对两侧束流的聚焦效果越明显，对发散电子的汇聚作用越强。如图8所示，汇聚电极84的切线方向与栅极平行于阴极部分的所呈的角度逐渐增大，这样的栅极形状，其等势线两端向外弯曲明显，对两侧束流的聚焦作用强。
[0050] 本发明的电子帘加速器的一个实施例的示意图如图9所示。其中，1为反射极，2为阴极，栅极分为两部分，分别是第一栅极(控制栅极)301和第二栅极(屏蔽栅极)302。第一栅极301控制阴极2发射的电子束流强度，第二栅极302将通过第一栅极301的电子束进行均匀化处理。第二栅极的两端向外凸起形成汇聚电极94。通过这样的装置，汇聚电极产生汇聚发散电子的电场，从而有效降低电子束在阳极上产生的束斑扩散效应，提高电子的利用率，并降低阳极处冷却系统的压力，提高电子帘加速器的系统效率。
[0051] 在一个实施例中，第二栅极302两端向外的凸起具有平滑曲面。平滑曲面形成的汇聚电场变化平滑，根据曲率不同，形成的汇聚电场的平行于钛窗方向的分量强度不同，有利于调整汇聚电场的发散电子汇聚效果。
[0052] 本发明的电子帘加速器的一个实施例的示意图如图10所示。其中，第二栅极302的两端向外凸起形成的汇聚电极104为圆弧形。圆弧形的曲面便于加工，能够降低圆弧表面电场强度，且能够均匀化电场分布。
[0053] 在一个实施例中，第二栅极302两端向外凸起形成的圆弧形汇聚电极可以是半圆弧、优弧、劣弧。根据所需的汇聚电场场强，以及配合与栅极相连接的真空室的形状，调整圆弧形中心角度、半径。
[0054] 在一个实施例中，第二栅极302两端的凸起可以是抛物线形或斜面形。可以根据对发散电子汇聚程度的需要调整凸起的高度。
[0055] 在一个实施例中，第二栅极302两端凸起的高度，或凸起的平滑曲面的曲率根据输出电子束流的有效宽度、电子帘加速器的真空室的几何尺寸和\或静电场的最大场强要求获取。汇聚电极的作用是产生一个电子束的汇聚电场，其聚束效果需要同真空室内静电场的散焦作用相抵消，否则很容易出现电子束在阳极位置的过聚焦或欠聚焦效应。电子束有效宽度越宽，圆弧半径相应增大，需要提高束流中心区域的聚束效果。真空室尺寸越大，静电场的散焦效果越大，需要提高电子束的聚束效果。但是，高压金属表面增高或曲率变大则对应电场强度增加，当真空中的电场达到临界值后会出现高压打火现象，此时将严重改变静电场的分布形状，影响电子束的运动轨迹。因此考虑到真空室内静电场的高压打火可能性，需要将圆弧半径表面电场控制在极限击穿场强，如10MV/m，以下。在一个实施例中，可以通过仿真模拟的方式获取合适的第二栅极两端凸起的形状及高度或曲率。
[0056] 第二栅极两侧相对中心区域凸起越大，等势线对两侧束流的聚焦效果越明显，对发散电子的汇聚作用越强。如图11所示，第二栅极302两端向外凸起的汇聚电极114的切线与栅极平行于阴极部分的角度逐渐增大，这样的第二栅极302的形状，其等势线两端向外弯曲明显，对两侧束流的聚焦作用强。
[0057] 本发明的电子帘加速器的控制方法的一个实施例的流程图如图12所示。
[0058] 在步骤121中，阴极产生的电子穿过栅极。
[0059] 在步骤122中，在栅极外侧产生汇聚电场，汇聚电场用于抵消真空中静电场对于电子束的散焦作用，汇聚发散电子。
[0060] 在步骤123中，穿过栅极的电子束在汇聚电场的作用下发生聚焦，从而减小电子束在阳极上的扩散。
[0061] 通过这样的方法，利用汇聚电场汇聚穿过栅极的发散电子，从而有效降低电子束在阳极上产生的束斑扩散效应，提高电子的利用率，并降低阳极处冷却系统的压力，提高电子帘加速器的系统效率。
[0062] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行
修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明
请求保护的技术方案范围当中。
