本发明涉及用于处理诸如从热电厂排出的废气的电子束照射装 置。本发明特别涉及用于将电子从一个真空室射出到气体环境的窗口 片，并具体涉及固定到真空室的横挡杆以用于支撑窗口片抵抗大气压 力。

现今一些诸如全球变暖和酸雨的全球问题被认为是由于空气污染 而造成的，特别是由于在热电厂等设备中排出的燃烧废气中的硫化 物、氮氧化物等有害成分造成的。

去除这些废气中的硫化物、氮氧化物等有害成分的一个方法是通 过用电子束照射燃烧废气。

图1显示了一个在这样应用中使用的一个电子束照射设备的例 子。用于处理燃烧废气的设备包括一个用于产生高直流电压的电源 10，用于将电子束照射在燃烧废气上的电子束照射设备11，一个用于 电子束照射设备11的电子束照射出口的窗口片15，和一个沿着窗口 片15设置的通道19，燃烧废气从该通道中流过。窗口片15由钛或类 似物的薄片构成。

通过窗口片15向外射出的电子束照射在燃烧废气中的氧(O2) 或水(H2O)这样的分子以形成包括OH、O、HO2的极强的氧化基。 这些基氧化有害成分SOx和NOx以产生中间产物硫酸和硝酸。中间 产物与已经引入的氨气(NH3)发生反应以形成硫酸铵和硝酸铵，他 们可以被回收用作化肥。因此，这种类型的废气处理系统能够从燃烧 废气中除去诸如SOx和NOx的有害成分并将副产品硫酸铵和硝酸铵 回收用作化肥。

在这个例子中，电子束照射设备11包括的主要部件有：诸如热 电子细丝的热电子发生器12；用于加速从热电子发生器中射出的电子 的加速管13；通过对加速管13中形成的高能量电子束施加一个磁场 以控制电子束的直径的调焦电磁体16；通过对已经调焦为特定直径的 电子束施加一个磁场以偏转电子束的的扫描电磁体17。这些部件容纳 在保持大约10-5Pa的高真空度的真空室18a和18b中。通过使用扫描 电磁体17施加一个磁场，高能量的电子束被偏离为扫描运动穿过窗 口片15并照射到在通道19的预定范围中的燃烧废气上。

如上所述，这种电子束照射设备必须在电子束在真空环境下被加 速之后才射出到大气环境中。在这种类型的电子束照射设备中使用的 窗口片通常是由具有几十微米(例如40μm)厚的纯钛或钛合金薄片 形成，以便得到高的用于射出电子束的高的电子透射率。窗口片15 通过安装凸缘(未示出)被安装到真空室的端部。窗口片的大小尺寸 是3m×0.6m。在此，大约1000hPa的大气压力施加到窗口片的表面， 抵抗在真空室中的大约10-6Pa的内部压力。因此，由于面积和压差的 关系将给窗口片施加一个很大的力。于是一个横挡杆被固定到窗口片 表面的一部分上，以将窗口片分割为很多区域部分。

图2显示了使用横挡杆分隔窗口片15的结构以及用于电子束的 扫描路径。如上所述，窗口片15相对较大尺寸为3m×0.6m。中间横 挡杆21沿纵向方向横跨窗口片15的中心设置并且附着在上面以支撑 窗口片。因此，横挡杆21支持窗口片15的中间部分并将窗口片15 的表面分割为两个部分。这种结构防止窗口片15变形，即使在从大 气侧向真空侧施加大的压力的情况下。

因为电子束从较大面积的窗口片15射出会覆盖较大的范围，可 能会避免对窗口片15的热损坏。因此，电子束沿着由图2中箭头所 示的方向的路径P扫描以避免对窗口片15的损坏。此时，电子束沿 着在纵向方向不与横挡杆相交的路径进行扫描。电子束被大约800kV 的电压加速。在具有大约500mA的大电流的情况下，当电子束穿过 窗口片时会出现较大的能量损失，在窗口片上产生大量的热。因为这 个原因，在横挡杆上设置冷却道以及冷却水流过冷却道以防止窗口片 15由于过热而损坏。

可是，为了沿着图2所示的路径P扫描窗口片15，电子束不可 避免地穿过端点21a和21b。当电子束E穿过这些点并照射端点21a 和21b时，在横挡杆21的这些部分上会产生大量的热。使用超过极 限时，这些过量的热会使横挡杆21设置的冷却水管的部分地方出现 热疲劳，导致向真空区域漏水。如果真空室被污染，需要拆卸电子束 照射设备以进行维修并重新组装设备。这些处理需要花费时间和人 力。此外，一旦完成维修，又再次排空真空室，于是该设备需要停止 工作相当长的时间，并且维修工作很困难。

鉴于前述内容，本发明的目的是提供一种电子束照射设备用于电 子束穿过窗口片的全部表面进行扫描，其中通过横挡杆加强窗口片防 止由于电子束照射产生的过热问题，借此能够使该设备长时间的稳定 工作。本发明的另一个目的是提供一个易于维护的电子束照射设备。

本发明的上述目的和其它目的可以通过所提供的一种电子束照射 设备来实现，该设备包括：一个用于发射电子的电子源；一个加速装 置，用于加速从上述电子源发射出的电子以形成高能量电子束；一个 偏转装置，用于将由加速装置产生的电子束在一个扫描方向中进行偏 转；一个用于在真空状态下容纳上述电子源、加速装置和偏转装置的 真空室；用于将电子束从真空状态下发射到气体状态的窗口片；用于 附着到上述窗口片并支撑上述窗口片的横挡杆；以及用于在电子束与 上述横挡杆相交的区域遮蔽横挡杆免于受电子束照射的冷却块。

通过这种结构，所述冷却块通过在这些点接收电子束的照射能够 防止在横挡杆的一部分上产生过热，电子经过在这些部分上方束通 过。这种结构允许电子束照射设备的稳定工作。

根据本发明的另一方面，冷却块能够进行可拆卸地安装。通过这 种结构，在电子束照射设备长时间工作引起疲劳后可以方便容易地更 换冷却块。因此，本发明通过定期更换冷却块能够防止漏水等意外的 发生。

根据本发明的另一方面，冷却块包括由金属材料构成的冷却管以 及在其中的流体。通过这种结构，冷却块的制造更加容易，冷却块被 电子束照射部分的冷却也更加容易。

根据本发明的另一方面，所述冷却块的横截面在面对所述电子束 源的侧面是逐渐弯曲的。通过这种结构，电子束均匀地照射冷却块的 表面，借此防止电子束的能量集中在冷却块这些部分上而形成过热。

图1是显示了现有的电子束照射设备的整体结构的视图；

图2是显示了图1的电子束照射设备中的横挡杆的位置和电子束 扫描路径的视图；

图3是显示本发明了第一实施例的电子束照射设备之中的冷却块 的结构的截面视图；

图4包括一个前视图(图4A)、一个由在图4A中的箭头B所指 引的视图(图4B)、一个由在图4A中的箭头C所指引的视图(图4C) 和一个由在图4A中的箭头D所指引的视图(图4D)，显示了图3的 冷却块的详细结构；和

图5是显示了本发明第二实施例的电子束照射设备之中的冷却块 的结构的截面视图。

现在将参考图3和4描述本发明优选实施例的电子束照射设备。

图3是显示了在电子束照射设备中的窗口片和周围区域的结构的 截面视图。图4显示了冷却块的详细结构。在上述视图中相同的部件 用相同的附图标记指示。

由钛材料形成的窗口片15通过凸缘30被固定到真空室18a的底 表面上。横挡杆21被设置在真空室18a的底部中间部分。横挡杆21 的底表面被固定到窗口片15上以防止当真空室18a保持高的真空状 态时窗口片15由于大气压力而变形。横挡杆21由不锈钢材料形成， 其宽度大约为3厘米，高度大约为40厘米。横挡杆21横跨窗口片15 的中间部分设置。窗口片15具有3×0.6米的表面积，如图2所示， 并横跨窗口片15的中间部分设置，如图2所示。横挡杆21的两个纵 向端通过部分21c被结合到真空室18a上。通过这个结构，窗口片15 被强化固定以抵抗由大气侧施加的大的压力。在横挡杆21的内侧设 置有冷却管22a和22b。冷却水流过冷却管以借助于窗口片材料良好 的导热性能吸收由于电子束穿过窗口片15所产生的热量并且还吸收 直接射到横挡杆的顶表面上的电子束而产生的热量。

在本发明的电子束照射设备中，冷却块25设置在端点21a和21b 上，当在纵向方向之间扫描时电子束在横挡杆21的这些部分上方穿 过。换句话说，冷却块25通过遮蔽电子束对横挡杆21的照射以保护 横挡杆21。冷却块25具有36毫米的宽度，其宽度略微大于横挡杆21 的宽度，和大约35厘米的长度。冷却块25的尺寸足够大以阻挡电子 束的全部扫描直径。冷却块25由铝、铜、银或类似导热率为200W* m-1*k-1或更大的材料制成。在冷却块25的内部形成有水通道26。冷 却水流过水通道26吸收由电子束的照射所产生的热量。不锈钢管27 与水通道26相连接。不锈钢管27的结构穿过板元件33以用于固定 不锈钢管27，不锈钢管27的末端伸出真空室18a的外侧。板元件33 可拆卸地通过螺栓或类似物被固定到凸缘29或支架28上。管31将 不锈钢管27连接到冷却管22a和22b上。冷却水通过供应接头23a 被输入。冷却水穿过在冷却块的左侧水通道26循环，然后流入在横 挡杆21顶部的冷却管22b中。从此，冷却水流过在图中右侧的冷却 块25并返回到在横挡杆21的底部上的冷却管22a。冷却水从排出接 头23d排出。

图4更加详细地显示了冷却块的结构。如图4A所示，水通道26 形成在铜的冷却块25中。如图4C所示，冷却块25的截面形状基本 上为矩形。冷却块25的顶部曲线为半圆形。不锈钢管27通过银钎焊 被固定到水通道26的两个开口端。不锈钢管27在穿过板元件33的 地方通过焊接与板元件33固定在一起。一个接头被固定到不锈钢管27 的外端用于将不锈钢管27连接到用于供应冷却水的管路上。图4B显 示了在(a)中的箭头B所指引的视图。如图所示，在板元件33上形 成多个矩形螺栓孔34用于可拆卸地将板元件33螺接到凸缘29上。 图4D显示了在(a)中的箭头D所指引的视图。如图所示，不锈钢 管27倾斜地连接到冷却块25上。不锈钢管27的另一端连接到板元 件33上。

接着，将描述冷却块的功能。如上所述，冷却块25被整体地固 定到不锈钢管17和板元件33上。通过将这个组件固定到真空室18a 的支架28上的通孔上，冷却块25能够遮蔽和保护横挡杆21免于电 子束的照射，当电子束经过端点21a和21b的上方。板元件33通过 螺栓或类似物固定到凸缘29上以形成真空密封。接着，用于引入冷 却水的管被连接到如图3所示的接头上。在真空室被抽真空后的电子 束照射设备工作期间，电子束沿如图2所示的路径扫描，经过横挡杆 21的端点21a和21b。尽管电子束在这些点照射冷却块25，冷却块25 遮蔽和保护横挡杆21从而横挡杆21的温度根本不会上升。因此，冷 却块25防止由于横挡杆21的疲劳而产生的泄露或其它意外。由于电 子束的穿过而在窗口片15中产生热量。可是，如在现有的设备中所 述，在横挡杆21中的冷却水会冷却窗口片15。

另一方面，当直接与电子束接触时冷却块25的温度会上升。可 是，通过冷却水在冷却块25中的水通道26的循环流动，可以防止这 样的温度上升。然而，事实是由于电子束的照射在冷却块25中会出 现疲劳或类似现象。因为这个原因，冷却块25的构造为可拆卸的并 可以定期更换。如果冷却块25被定期更换，可以防止出现严重的意 外，例如泄露。尽管水通常被用作冷却块25中冷却剂，也可以根据 照射设备选择水的替代物。可以的替代物包括乙醇或其它气体和诸如 He、N2和Ar的冷却气体。

图5显示了根据本发明第二实施例的电子束照射设备。冷却块25 的结构与第一实施例中的类似。不锈钢管27被连接到在冷却块25中 形成的水通道上。在不锈钢管27的端部设置右连接接头以用于将不 锈钢管27连接到外部管路31上。冷却水流动的构造与在第一实施例 中描述的类似。因此，通过遮蔽和保护横挡杆21免于电子束的照射， 冷却块25防止了上述的泄露等其它意外的发生。可是，不锈钢管27 通过固定元件利用钎焊等工艺被固定到真空室18a上。结果，冷却块 25不能被方便地拆卸。然而通过将现有的电子束照射设备改进为这种 结构，冷却块25可以遮蔽和保护横挡杆21免于电子束的照射。此外， 在出现金属疲劳的情况下，对冷却块25的维修是相对方便容易的。

在上述的实施例中，本发明采用了冷却块以遮蔽部分的横挡杆， 电子束在该部分的上方穿过以防止过热对横挡杆的损坏。经过，该电 子束照射设备能够稳定工作更长的时间，借此改进了电子束照射设备 的可靠性。另外，通过使冷却块可拆卸，可以定期地更换冷却块，从 而便于维护和防止由于冷却块自身的损坏而产生意外。

以上已经参考特定的优选实施例对用于保护在具有椭圆形窗口片 的电子束照射设备中的中间横挡杆的冷却块进行了详细的描述，对于 本发明技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和保护 的范围下可以对本发明进一步很多改进和变化。