強脈沖束流裝置設(shè)計與研制.pdf

1、論文主要分四部分。第一部分概述強脈沖束流發(fā)生裝置的發(fā)展及應(yīng)用。第二部分介紹了強脈沖柬流產(chǎn)生裝置物理及結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中包括三方面內(nèi)容：(1)食品輻照用加速器電子槍設(shè)計，(2)等離子體發(fā)生器用強脈沖線狀束流發(fā)生裝置設(shè)計，(3)工業(yè)廢氣脫硫脫硝用電子簾加速器物理設(shè)計。第三部分分別對60keV電子槍和200keV強脈沖束流發(fā)生器加工及調(diào)試過程進行介紹。第四部分對上面工作進行總結(jié)。 論文第一部分介紹了強脈沖束流發(fā)生裝置的發(fā)展，以及在各領(lǐng)域應(yīng)

2、用。論文第二部分由第二章、第三章、第四章構(gòu)成。 第二章首先介紹了中國科技大學(xué)國家同步輻射實驗室研發(fā)的一臺食品輻照用直線加速器60keV電子槍的設(shè)計，通過槍體內(nèi)電磁場模擬計算，優(yōu)化電子槍形狀，并且在考慮空間電荷效應(yīng)情況下對電子束發(fā)射過程進行模擬，得到了滿足設(shè)計需要的束斑尺寸。另外針對直線加速器聚焦線圈漏場對束流的影響也作了討論，采用相應(yīng)措施增加磁屏蔽，減小漏場影響，保證束流品質(zhì)。 第三章介紹了等離子體發(fā)生器用200keV強

3、脈沖線狀束流發(fā)生器物理及結(jié)構(gòu)設(shè)計。為了得到峰值流強為15A的電子束，并且保證在陽極出口處得到寬度4cm、長度60cm的束流，選用電子簾加速器作為電子發(fā)生裝置。對陰柵組件進行了優(yōu)化計算：選用六硼化鑭作為陰極材料；采用間接加熱方式，利用鎢絲對陰極進行加熱；柵極以及陰極支撐采用耐高溫的鉬材料。裝置中選用氧化鋁陶瓷作為法蘭材料，Ti作為金屬箔窗材料。通過加速電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化、束流發(fā)射模擬計算、陶瓷法蘭電性能和機械性能優(yōu)化、Ti箔窗機械性能和能量損耗

4、的模擬計算等，確定了電子簾加速器各物理參數(shù)。 第四章主要介紹工業(yè)廢氣脫硫脫硝用700keV電子簾加速器的物理設(shè)計。通過各項指標(biāo)分析比較計算，設(shè)計中選擇加速器能量為700keV，并確定其它基本參數(shù)。為了避免在加速結(jié)構(gòu)限定空間內(nèi)發(fā)生電場擊穿，采用了陽極與柵極之間加入兩個中間電極的設(shè)計方案；采用鎢絲作為熱發(fā)射陰極，對加熱陰極所消耗功率進行計算；真空封接用陶瓷法蘭是加速裝置中一個關(guān)鍵部件，為加大陶瓷法蘭表面爬電距離，通過對氧化鋁陶瓷電性

5、能分析進行幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且對陶瓷件機械強度進行受力模擬計算；金屬箔窗也是加速裝置中一個重要部件，不同的材料和厚度將直接影響電子束穿透后的能量。通過模擬計算電子束在不同箔窗材料中的電離損失情況，選擇Ti作為窗材料并對電子束透射不同厚度Ti箔窗后能量分布進行模擬計算。通過對不同厚度Ti箔窗進行受力模擬計算，采用40μm厚Ti箔作為金屬窗；考慮加速結(jié)構(gòu)中各電極對束流運動的影響，對陰極位置、加速電極開口及張角進行了優(yōu)化計算。對電子束發(fā)射進行了

6、模擬計算，得到柵極抑制束流發(fā)射電壓和不同燈絲溫度下發(fā)射電流強度、電流密度分布以及陽極處束流形狀參數(shù)。論文針對電子束與煙氣相互作用進行了系列分析：對電子束在煙氣中透射深度進行了理論和MC模擬計算，同時還模擬計算了煙氣反應(yīng)室中電子束軌跡分布及能量沉積情況，從而提出雙邊輻照方案以及對煙氣反應(yīng)室尺寸等的設(shè)計建議。 第三部分由第五章、第六章構(gòu)成。首先對60keV電子槍的加工和調(diào)試過程進行了介紹，通過電子槍高壓老煉及出束實驗表明各項參數(shù)性能