12MeV无损检测用驻波电子直线加速器总体技术设计

　　0 引言

　　12MeV 无损检测用驻波电子直线加速器总体技术设计的主要是根据要求制定加速器的主要参数并对系统各个主要部分的设计思路、要点及最终设计方案进行说明。

　　合同规定的对加速器的技术考核指标，主要包括：

　　1)能量：12MeV;

　　2)剂量率：≥ 5500cGy/min.m;

　　3)焦点：φ2 ～ 3mm;

　　4)检测厚度(等效钢)：76 ～ 420mm;

　　5)检测灵敏度：ASTM E-142 1-2T。

　　依据技术考核指标，设计说明：

　　1)考虑一定的设计余量，在进行加速管设计时，取剂量率≥ 6000cGy/min.m;

　　2)加速管设计时，焦点按≤ φ2mm 设计。如果超过该尺寸，可以通过聚焦线圈进行调节;

　　3)由于超过 10MeV 电子束打靶时，会产生中子，会有一定的感生辐射残留。因此在设计初期，要求加速器出束完毕后，需要等待一段时间再进入曝光室操作。这无形中增加了每张底片的处理时间，降低了效率。为此，新增一档 9MeV 能量，用于对较薄工件进行无损检测，提高效率。而通过设备研制完成后对感生辐射进行的实际测量来看，感生辐射在要求范围内，不会影响检测效率。

　　加速管是加速器设备的核心部件，加速管的设计参数决定了加速器设备能够达到的技术指标。

　　1 加速管技术设计

　　加速管的主要设计指标：

　　1)电子束能量：12MeV、9MeV 可调;

　　2)X 射线剂量率：12MeV 时，6000cGy/min.m;

　　3)焦点：≤ φ2mm。

　　加速管技术设计说明：

　　1)驻波加速管结构设计;

　　2)加速管主要设计参数。

　　驻波电子直线加速器的能量增益公式如下：

　　(1)P0的选取

　　(2)I 的选取

　　(3)分流阻抗 ZT2

　　(4)加速管长度 L

　　3)加速管涉及的其他问题

　　(1)水冷设计

　　(2)馈入口

　　(3)聚焦导向线圈

　　2 微波源技术设计

　　1)微波功率源采用 E2V 公司的 MG6090 磁控管，主要性能参数如下(参考 datasheet)：

　　频率范围：2993 ～ 3002MHz

　　峰值输出功率：3.1MW

　　磁场：1600Gauss(使用 MG6053 电磁铁)

　　灯丝电压：14V

　　灯丝电流：8.0A

　　灯丝启动电流：不大于 20A

　　阴极预热时间：最小 10min

　　阳极电流：115A

　　阴极高压：-50kV

　　输出驻波比：1.1 ∶ 1

　　电压上升率：小于 120kV/μS