способ и устройство электронно-лучевого облучения (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство электронно-лучевого облучения, содержащее катушку сканирования, генератор треугольной волны для формирования сигнала тока треугольной формы на катушку сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в первом направлении сканирования, катушку отклонения, генератор прямоугольной волны для формирования сигнала тока прямоугольной формы на катушку отклонения, чтобы перемещать электронный пучок во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, отличающееся тем, что содержит блок управления, модулирующий сигнал тока треугольной формы, выдаваемый генератором треугольной волны, чтобы устранить эффект гистерезиса в катушке сканирования.

2. Устройство электронно-лучевого облучения по п.1, отличающееся тем, что блок управления предназначен для модулирования сигнала тока треугольной формы и формирования крутых наклонов на восходящем и нисходящем участках волны.

3. Устройство электронно-лучевого облучения по п.2, отличающееся тем, что сигнал тока треугольной формы содержит ряд точек излома как на восходящих, так и на нисходящих участках волны, которые делят восходящие и нисходящие участки на несколько соединенных друг с другом прямолинейных отрезков.

4. Способ электронно-лучевого облучения, заключающийся в том, что генерируют сигнал тока треугольной формы с помощью генератора треугольной волны, подают сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в первом направлении сканирования, генерируют сигнал тока прямоугольной формы с помощью генератора прямоугольной волны, подают сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения, чтобы перемещать электронный пучок во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, отличающийся тем, что модулируют сигнал тока треугольной формы, выдаваемый генератором треугольной волны, с помощью блока управления, чтобы устранить эффект гистерезиса в катушке сканирования.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что сигнал тока треугольной формы модулируют таким образом, чтобы формировать крутые наклоны на восходящих и нисходящих участках волны.

6. Способ электронно-лучевого облучения, заключающийся в том, что генерируют сигнал тока треугольной формы с помощью генератора треугольной волны, подают сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в первом направлении сканирования, генерируют сигнал тока прямоугольной формы с помощью генератора прямоугольной волны, подают сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения, чтобы перемещать электронный пучок во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, отличающийся тем, что синхронизируют фронт сигнала тока прямоугольной формы с определенным сдвигом по времени относительно пика сигнала тока треугольной формы, чтобы распределять точки возврата на маршруте электронного пучка во втором направлении сканирования.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что синхронизацию фронта сигнала тока прямоугольной формы изменяют от периода к периоду таким образом, чтобы периодически изменять позицию синхронизации прямоугольной волны относительно опорной позиции фронта в следующем порядке: совпадает с опорной позицией, отстает от опорной позиции, опережает опорную позицию, совпадает с опорной позицией, отстает от опорной позиции и т.д.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что точку возврата на маршруте электронного пучка смещают в определенном порядке в пределах примерно половины диапазона сканирования, обеспечиваемого сигналом тока прямоугольной формы.

9. Устройство электронно-лучевого облучения, содержащее катушку сканирования, генератор треугольной волны, выдающий сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования для перемещения электронного пучка в первом направлении сканирования, катушку отклонения, генератор прямоугольной волны, выдающий сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения для перемещения электронного пучка во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, отличающийся тем, что содержит контроллер, синхронизующий фронт сигнала тока прямоугольной формы с определенным сдвигом по времени относительно пика сигнала тока треугольной формы для распределения точки возврата на маршруте электронного пучка во втором направлении сканирования в определенном порядке.

10. Устройство электронно-лучевого облучения, содержащее катушку сканирования, генератор треугольной волны, выдающий сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования для перемещения электронного пучка в первом направлении сканирования, катушку отклонения, генератор прямоугольной волны, выдающий сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения для перемещения электронного пучка во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, отличающееся тем, что содержит блок управления, модулирующий сигнал тока треугольной формы, выдаваемый генератором треугольной волны, чтобы плотность потока, генерируемая катушкой сканирования, подчинялась закону практически треугольной волны.

Разноска приоритетов:

Описание изобретения к патенту

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству электронно-лучевого облучения, используемого, например, для обработки отработавших газов и т.п., выпускаемых тепловой электростанцией, или к устройству электронно-лучевого облучения для сильноточного облучения, используемого для повышения качества материалов, например, структурирования смол. Настоящее изобретение, в частности, относится к способу и устройству электронно-лучевого облучения, предусматривающих сканирующее движение электронного пучка, эмитируемого в атмосферу через фольгу диафрагмы для испускания электронов.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время считается, что SO _x, NO_x и другие компоненты дымового газа, выпускаемого тепловыми электростанциями и подобными предприятиями, обуславливают такие мировые проблемы, как глобальное потепление и кислотные дожди, связанные с загрязнением атмосферы. Общеизвестные способы десульфации и денитрации предусматривают удаление этих токсичных компонентов SO_x, NO_x и т.п. посредством облучения дымового газа электронным пучком.

На фиг.1 показана схема известного устройства электронно-лучевого облучения, используемого для обработки дымового газа и содержащего источник 10 питания, создающий высокое напряжение постоянной полярности, устройство 11 электронно-лучевого облучения, облучающее дымовой газ электронным пучком, и канал 19, по которому проходит дымовой газ. Канал 19 расположен вдоль окна 15, которое закрыто фольгой и служит выпускным отверстием для электронного пучка, излучаемого устройством 11 электронно-лучевого облучения. Фольга выполнена в виде тонкой пластины из титана или подобного материала. Электронный пучок, прошедший через окно 15, облучает молекулы кислорода (O₂ ) и водяного пара (H₂O), содержащихся в дымовом газе. Эти молекулы превращаются в радикалы ОН, О и НО₂ с высокой окислительной активностью. Эти радикалы окисляют ядовитые компоненты SO_x, NO_x и т.п. с образованием промежуточных продуктов - серной кислоты и азотной кислоты. Промежуточные продукты реагируют с заранее введенным в поток газообразным аммиаком с образованием сульфата аммония и нитрата аммония, которые можно выделять и использовать в качестве удобрений. Таким образом, с помощью подобной системы обработки отработавшего газа можно удалять из дымового газа вредные компоненты, например SO _x и NO_x, и выделять полезные вещества, например сульфат аммония и нитрат аммония.

Устройство 11 электронно-лучевого облучения содержит термоэлектронный генератор 12, например нить накала, ускорительную трубку для ускорения электронов, эмитируемых термоэлектронным генератором 12, катушку 16 отклонения (электромагнит), которая, при подаче на нее сигнала тока прямоугольной формы, создает магнитное поле, отклоняющее электронный пучок в поперечном направлении, и катушку 17 сканирования (электромагнит), которая создает магнитное поле, действующее на управляемый электронный пучок, в результате чего он перемещается в направлении продольного сканирования. Генератор электронного пучка, ускоряющий электрод и магнитные полюса отклонения/сканирования размещаются в вакуумных колбах 18а и 18b и поддерживаются в условиях высокого вакуума, приблизительно 10^-6 Па. Подавая электрический ток на катушку 16 отклонения и катушку 17 сканирования, которые создают магнитное поле, пучок высокоэнергичных электронов инжектируют в определенном диапазоне углов в определенную область канала 19, при этом пучок отклоняется и перемещается в направлении сканирования.

Согласно описанному выше, подобное устройство электронно-лучевого облучения должно испускать в атмосферу электронный пучок, ускоренный в условиях вакуума. Чтобы достичь высокой эффективности пропускания электронов при испускании электронного пучка, используют фольгу, выполненную в виде мембраны из чистого титана или сплава титана толщиной несколько десятков микрон, например 40 мкм. Фольгу монтируют на конце вакуумной колбы 18а с помощью монтажного фланца. Окно 15 имеет большие размеры, например 3×0,6 метра. К наружной поверхности фольги приложено давление около 1000 кПа, т.е. атмосферное давление, тогда как внутреннее давление в вакуумной колбе составляет 10^-6 Па.

Ниже раскрыто отклонение и сканирование электронного пучка.

Генератор 22 треугольной волны выдает сигнал тока треугольной формы (фиг.2а) на катушку 17 сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в направлении сканирования Y (фиг.3). Генератор 21 прямоугольной волны выдает сигнал тока прямоугольной формы (фиг.2b), синхронизированный с сигналом тока треугольной формы, на катушку 16 отклонения, чтобы перемещать электронный пучок в направлении сканирования Х (фиг.3), перпендикулярном направлению Y. Когда на катушки 16 и 17 поступают сигналы тока, электронный пучок, ускоренный ускорительной трубкой 13, войдя в область отклонения/сканирования, обходит прямоугольный маршрут. Электронный пучок проходит через фольгу 15 диафрагмы и облучает вещество-мишень.

Электронный пучок проходит участок Y1 (фиг.3), когда сигнал тока прямоугольной формы между моментами времени Т1 и Т2 имеет постоянное значение +Q, при этом ток от генератора треугольной волны изменяется от +Р до -Р. Электронный пучок проходит участок X1 маршрута, когда сигнал тока треугольной формы достигает пикового значения -Р (момент Т2), при этом сигнал тока прямоугольной формы мгновенно изменяет свое значение от +Q до -Q. Аналогично, электронный пучок проходит участок Y2, когда сигнал тока треугольной формы изменяется от -Р до +Р между моментами времени Т2 и Т3. Электронный пучок проходит участок X1 маршрута в момент Т3, когда сигнал тока прямоугольной формы мгновенно изменяет свое значение от -Q до +Q.

На фиг.4 показана диаграмма магнитного гистерезиса катушки 17 сканирования. Когда катушка 17 сканирования перемещает электронный пучок в направлении сканирования, соотношение между током I и плотностью магнитного потока В катушки 17 сканирования проявляет свойства гистерезиса в точках возврата на обоих направлениях Y, или, применительно к току в катушке сканирования, в точке излома, когда восходящий участок треугольной полуволны тока сменяется нисходящим, или наоборот. В этих точках изменение плотности потока В отстает от изменения тока I, что замедляет сканирующее движение электронного пучка. Поэтому всякий раз, когда пиковые значения (+Р или -Р) сигнала тока I треугольной формы попадают в область насыщения плотности потока В, плотность потока В не изменяется, хотя величина тока I изменяется, в результате чего изменяется скорость электронного пучка в направлении сканирования. Соответственно, облучение электронным пучком становится неоднородным.

Возвращаясь к гистерезису I и В, следует заметить, что плотность потока В не растет или падает пропорционально росту или падению тока I, а напротив, в течение короткого времени остается относительно постоянной. Таким образом, в течение этого периода электронный пучок останавливается. Поэтому доза в концевых точках каждого участка Y маршрута, отмеченных на фиг.3 штриховкой, возрастает, приводя к неоднородному распределению.

На фиг.5а показана диаграмма распределения дозы электронного облучения в направлении Y в течение этого времени. Диаграмма показывает суммарную дозу, полученную при прохождении электронным пучком участков Y1 и Y2, что свидетельствует о наличии дополнительной несбалансированной нагрузки на фольгу в облучающей диафрагме. Эта нагрузка приводит к аномальному росту температуры в отдельных областях поверхности фольги, что дополнительно снижает срок службы фольги диафрагмы. Кроме того, на вещество-мишень по другую сторону фольги диафрагмы не попадает однородный электронный пучок.

Поэтому был предложен способ достижения однородности дозы электронного облучения, который учитывает гистерезисную задержку плотности потока на нисходящем участке треугольной волны. Этот способ предусматривает облучение, в который входит этап дельта-функции (наложение ударного импульса) вблизи пика треугольной волны.

Однако использовать треугольную волну с наложенным на нее ударным импульсом для выравнивания дозы электронного облучения недостаточно, чтобы ликвидировать неоднородность дозы электронного облучения вблизи обеих концевых точек участка Y маршрута. Реальные измерения распределения дозы электронного облучения при сканировании электронным пучком в направлениях Y1 и Y2 дают наклонное распределение (фиг.5В и 5С).

На фиг.6А и 6В представлен другой известный способ отклонения и сканирования электронного пучка. Генератор 22 треугольной волны выдает сигнал тока треугольной формы (фиг.6А) на катушку 17 сканирования, заставляя электронный пучок сканировать в продольном направлении (направление Y) (фиг.7). Одновременно с этим генератор 21 прямоугольной волны выдает сигнал тока трапецеидальной формы (фиг.6В) на катушку 16 отклонения, заставляя электронный пучок сканировать в поперечном направлении (направление X). Сигнал тока треугольной формы (фиг.6А) и сигнал тока трапецеидальной формы (фиг.6В) синхронизированы таким образом, что пики треугольной волны совпадают с серединами А и А’ восходящих и нисходящих участков трапецеидальной волны. Соответственно, под действием катушки 16 отклонения и катушки 17 сканирования электронный пучок обходит вытянутый шестиугольный маршрут (фиг.7).

В этом случае электронный пучок ускоряется в вакуумной колбе и отклоняется, чтобы сканировать фольгу диафрагмы и облучать через диафрагму вещество-мишень в воздухе. Однако при прохождении ускоренного электронного пучка через фольгу происходит потеря энергии, приводящая к нагреву фольги. Если пучок концентрируется на одном участке фольги, то тепло, выделенное на этом участке, может вызвать разрыв фольги. Поэтому при осуществлении отклонения и сканирования электронного пучка желательно поддерживать однородную плотность нагрева. Точки возврата А и А’ в удлиненном шестиугольном маршруте сканирования соответствуют концам участков сканирования в направлении Y в средних точках восходящих и нисходящих участков трапецеидальной волны тока (фиг.6В). В результате в точках А и А’, отмеченных на фиг.7 штриховкой, электронный пучок перемещается в направлении X, но поворачивает обратно в направлении сканирования Y. Поэтому перемещение электронного пучка в этих областях останавливается, создавая условия для концентрации тепла на фольге, что обуславливает возможность разрыва фольги.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства электронно-лучевого облучения, позволяющих осуществлять однородное сканирование и избегать проблем гистерезиса в катушке сканирования при возвратно-поступательном сканировании электронного пучка в продольном направлении.

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства электронно-лучевого облучения, позволяющих избежать концентрации тепла на диафрагме, вызванного электронным пучком.

Поставленная задача решается путем создания устройства электронно-лучевого облучения, содержащего катушку сканирования, генератор треугольной волны, выдающий сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в первом направлении сканирования, катушку отклонения, генератор прямоугольной волны, выдающий сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения, чтобы перемещать электронный пучок во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, и блок управления, модулирующий сигнал тока треугольной формы, выдаваемый генератором треугольной волны, чтобы устранить эффекты гистерезиса в катушке сканирования.

Согласно изобретению блок управления модулирует сигнал тока треугольной формы и формирует крутые наклоны на восходящем и нисходящем участках волны. Кроме того, сигнал тока треугольной формы содержит ряд точек излома как на восходящих, так и на нисходящих участках волны, которые делят восходящие и нисходящие участки на несколько соединенных друг с другом прямолинейных отрезков.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предложен способ электронно-лучевого облучения, заключающийся в том, что генерируют сигнал тока треугольной формы с помощью генератора треугольной волны, подают сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в первом направлении сканирования, генерируют сигнал тока прямоугольной формы с помощью генератора прямоугольной волны, подают сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения, чтобы перемещать электронный пучок во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, и модулируют сигнал тока треугольной формы, выдаваемый генератором треугольной волны, с помощью блока управления, чтобы устранить эффекты гистерезиса в катушке сканирования.

Сигнал тока треугольной формы модулируют таким образом, чтобы формировать крутые наклоны на восходящих и нисходящих участках волны.

Настоящее изобретение позволяет компенсировать гистерезис между электрическим током и плотностью потока и, таким образом, добиться однородности дозы облучения в случае использования сигнала тока треугольной формы для сканирования электронным пучком в продольном направлении. Вследствие свойств гистерезиса, плотность потока почти не изменяется с изменением тока вблизи пиковых значений сигнала тока треугольной формы. Обеспечив более резкое изменение электрического тока в этих точках, можно избежать эффекта гистерезиса и добиться практически линейного изменения плотности потока. Это позволяет поддерживать практически постоянную скорость сканирующего движения электронного пучка. Способ согласно изобретению позволяет решить проблему известных устройств, в которых электронный пучок останавливается, т.е. скорость сканирования снижается, вследствие гистерезиса в катушке сканирования. Это дает возможность добиться однородного распределения излучения, чтобы предотвратить дисбаланс, полученный фольгой.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, способ электронно-лучевого облучения заключается в том, что генерируют сигнал тока треугольной формы с помощью генератора треугольной волны, подают сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в первом направлении сканирования, генерируют сигнал тока прямоугольной формы с помощью генератора прямоугольной волны, подают сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения, чтобы перемещать электронный пучок во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, синхронизируют фронт сигнала тока прямоугольной формы с определенным сдвигом по времени относительно пика сигнала тока треугольной формы, чтобы распределять точки возврата на маршруте электронного пучка во втором направлении сканирования.

При этом синхронизация фронта сигнала тока прямоугольной формы должна изменяться от периода к периоду таким образом, чтобы позиция синхронизации прямоугольной волны относительно опорной позиции фронта периодически изменялась в следующем порядке: совпадала с опорной позицией, отставала от опорной позиции, опережала опорную позицию, совпадала с опорной позицией, отставала от опорной позиции и т.д. Кроме того, точка возврата на маршруте электронного пучка смещается в определенном порядке в пределах примерно половины диапазона сканирования, обеспечиваемого сигналом тока прямоугольной формы.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложено устройство электронно-лучевого облучения, содержащее катушку сканирования, генератор треугольной волны, выдающий сигнал тока треугольной формы на катушку сканирования, чтобы перемещать электронный пучок в первом направлении сканирования, катушку отклонения, генератор прямоугольной волны, выдающий сигнал тока прямоугольной формы на катушку отклонения, чтобы перемещать электронный пучок во втором направлении сканирования, перпендикулярном первому направлению сканирования, и контроллер, синхронизующий фронт сигнала тока прямоугольной формы с определенным сдвигом по времени относительно пика сигнала тока треугольной формы, чтобы распределять точки возврата на маршруте электронного пучка во втором направлении сканирования в определенном порядке.

Такая конструкция позволяет распределять позиции возврата, в которых концентрируется электронный пучок, тем самым избегая концентрации тепла на фольге. Таким образом, срок службы фольги увеличивается, и нагружения устройства средствами охлаждения фольги не требуется. В результате устройство можно сделать более компактным. Кроме того, имеется возможность облучать однородным электронным пучком вещество-мишень по другую сторону фольги, чтобы генерировать гомогенную реакцию с участием вещества-мишени.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает схему известного устройства электронно-лучевого облучения;

Фиг.2А и 2В - диаграммы сигналов тока треугольной и прямоугольной формы соответственно, используемых в известном устройстве электронно-лучевого облучения;

Фиг.3 - маршрут электронного пучка в плоскости, где штриховкой обозначены области снижения скорости сканирования,

Фиг.4 - диаграмму гистерезиса для катушки сканирования,

Фиг.5А-5С - диаграммы распределения дозы по маршруту сканирования, обеспечиваемого известным устройством электронно-лучевого облучения,

Фиг.6А и 6В - диаграммы сигналов тока треугольной и трапецеидальной формы соответственно, используемых в известном устройстве электронно-лучевого облучения;

Фиг.7 - маршрут электронного пучка в плоскости в известном устройстве электронно-лучевого облучения;

Фиг.8А и 8В - диаграммы сигналов тока треугольной и прямоугольной формы соответственно, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.9 - маршрут электронного пучка в плоскости согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг.10 - диаграмму распределения дозы по маршруту сканирования согласно первому варианту осуществления изобретения;

Фиг.11А и 11В - диаграммы сигналов тока треугольной и трапецеидальной формы соответственно согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12 - маршрут электронного пучка в плоскости согласно второму варианту осуществления изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Устройство электронно-лучевого облучения согласно первому варианту осуществления описано со ссылкой на фиг.8-10. На фиг.8А показан сигнал тока треугольной формы, выдаваемый генератором треугольной волны, а на фиг.8В показан сигнал тока прямоугольной формы, выдаваемый генератором прямоугольной волны.

В способе, согласно изобретению, предусмотрено использование сигнала тока прямоугольной формы, идентичного сигналу тока прямоугольной формы, показанному на фиг.2В согласно известному способу. Однако сигнал тока треугольной формы модулируют, придавая ему более крутой наклон в начальных точках восходящих и нисходящих участков, как показано на диаграмме. Для подобной модуляции сигнала предусмотрен генератор опорного сигнала (блок управления), снабженный ПЗУ, встроенный в генератор 22 (Фиг.1) треугольной волны. Чтобы генерировать определенный опорный сигнал, данные, записанные в ПЗУ, изменяют. Для усиления опорного сигнала с целью генерации определенным образом модулированной треугольной волны используют усилитель.

Синхронизацию фронта сигнала тока прямоугольной формы с пиком сигнала тока треугольной формы осуществляют так же, как в известном способе. Поэтому маршрут электронного пучка в данном варианте осуществления также является прямоугольником, что показано на фиг.9. Иными словами, когда сигнал тока прямоугольной формы изменяет свое значение от -Q до +Q в момент времени Т1, электронный пучок моментально проходит участок X1 маршрута. Затем, когда сигнал тока треугольной формы меняет свое значение от +Р до -Р между моментами Т1 и Т2, сигнал тока прямоугольной формы сохраняет свое значение +Q. В это время электронный пучок проходит участок Y1 маршрута, соответственно. В момент времени Т2 сигнал тока прямоугольной формы изменяет свое значение от +Q до -Q, и при этом электронный пучок мгновенно проходит участок Х2 маршрута. Затем, сигнал тока треугольной формы изменяет свое значение от -Р до +Р между моментами времени Т2 и Т3, тогда как сигнал тока прямоугольной формы сохраняет свое значение -Q. Соответственно, в течение этого времени электронный пучок проходит участок Y2 маршрута.

Согласно описываемому варианту осуществления, сигнал тока треугольной формы модулируют таким образом, чтобы он резче спадал в диапазоне от +Р до 0, тем самым увеличивая скорость сканирования, и более плавно в диапазоне от 0 до -Р, уменьшая скорость сканирования. В частности, функция сигнала имеет на нисходящем и восходящем участках точки А и В излома, соединяющие между собой прямолинейные отрезки. Крутой отрезок восходящего или нисходящего участка соединяет пик Р с точкой А, за которой следует менее крутой отрезок, соединяющий точки А и В. Последний отрезок, соединяющий точку В со следующим пиком Р, является наиболее пологим. При такой конфигурации электронный пучок проходит участок, наиболее подверженный влиянию гистерезиса, за более короткое время, что позволяет добиться однородного распределения дозы за счет компенсации этих эффектов.

Чтобы задать степень крутизны формы сигнала, точки А и В излома устанавливают сначала произвольным образом. Параметры этой формы сигнала записывают в качестве опорных сигналов в ПЗУ. Усилитель усиливает сигналы, чтобы генерировать модулированную треугольную волну, после чего производят измерение распределения дозы. Если распределение неоднородно, в ПЗУ записывают новые параметры формы сигнала, и процесс повторяют.

Согласно фиг.8, точки А и В излома, установленные в диапазоне между +Р и 0, разбивают наклонный участок на три отрезка. Промежуток времени, в течение которого сигнал изменяется от +Р до 0, обозначен Тс, а промежуток времени, в течение которого сигнал изменяется от 0 до -Р, обозначен Td, причем Тс<Td. Распределение дозы облучения электронным пучком, сканирующим в соответствии с сигналом тока треугольной формы, (фиг.8) однородно в продольных направлениях Y1 и Y2 (фиг.10).

Согласно описанному выше варианту осуществления, сигнал тока треугольной формы модулирован с образованием соединенных между собой прямолинейных отрезков с помощью двух точек А и В излома. Однако очевидно, что можно устанавливать любое желаемое количество точек излома. Кроме того, эти точки могут соединяться не прямолинейными, а криволинейными отрезками.

Кроме того, блок управления, модулирующий сигнал тока треугольной формы, может преобразовывать сигнал тока треугольной формы, выдаваемый генератором треугольной волны, таким образом, чтобы плотность потока, генерируемая катушкой сканирования, подчинялась закону практически треугольной волны, и, таким образом, распределение электронного пучка было однородным по всему пути в направлении сканирования Y.

Согласно описанному выше варианту осуществления, электронный пучок отклоняется и сканирует, обходя прямоугольный маршрут, причем распределение электронного пучка оказывается однородным по всему пути в направлении сканирования. Соответственно, уменьшается повреждение фольги, вещество-мишень облучается однородным пучком.

Теперь, со ссылкой на фиг.11 и 12, опишем устройство электроннолучевого облучения, отвечающее второму варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.11А показан сигнал тока треугольной формы, используемый для сканирования в направлении Y, который генератор 22 треугольной волны выдает на катушку 17 сканирования. Используемый сигнал идентичен сигналу, изображенному на фиг.6а, в известном устройстве. Согласно фиг.11В, в настоящем изобретении предусмотрено изменение синхронизации фронтов и спадов сигнала тока трапецеидальной (прямоугольной) формы, поступающего на катушку 16 отклонения. Для этого генератор 21 прямоугольной волны снабжен блоком, управляющим синхронизацией фронтов и спадов сигнала тока трапецеидальной формы.

Сигнал тока трапецеидальной формы формируют таким образом, чтобы пики сигнала тока треугольной формы были синхронизированы со средними точками фронтов и спадов сигнала тока трапецеидальной формы. Согласно настоящему изобретению, фронты и спады сигнала тока трапецеидальной формы синхронизируют с небольшими сдвигами по времени относительно пиков сигнала тока треугольной формы.

Для сканирования в направлении Х обычно требуется, чтобы длительность фронтов и спадов трапецеидальной волны (фиг.11В) составляла 50-100 мкс. Последовательно варьируя синхронизацию этих фронтов и спадов сигнала тока трапецеидальной формы, можно последовательно распределять точки изменения направления движения на удлиненном шестиугольном маршруте в направлении Х (фиг.12). Иными словами, пик сигнала тока треугольной формы означает, что электронный пучок достиг одного из крайних положений в направлении сканирования Y. При отставании позиции синхронизации фронта трапецеидальной волны с относительно средней точки А, например точка В на фиг.11В, точка возврата смещается вверх в направлении X. Аналогично, при опережении позиции синхронизации фронта, например точка С на фиг.11В, точка возврата смещается вниз в направлении X. Такой же процесс можно осуществлять в отношении синхронизации спадов сигнала тока трапецеидальной формы, чтобы смещать точку возврата А’ в положения В’ или С’.

В примере, представленном на фиг.11, предполагается, что длительность фронта или спада сигнала тока трапецеидальной формы составляет 80 мкс. Кроме того, позиция возврата принимает одно из трех значений. Первоначальная синхронизация сигнала тока трапецеидальной формы состоит в том, что средние точки фронта или спада сигнала тока синхронизированы с пиками сигнала тока треугольной формы. Соответственно, сигнал тока треугольной формы достигает пика через 40 мкс после начала фронта или спада сигнала тока трапецеидальной формы. При такой синхронизации точки возврата соответствуют точкам А и А’ на фиг.12. Второй этап синхронизации сигнала тока трапецеидальной формы состоит в том, что сигнал тока треугольной формы достигает пика спустя 60 мкс после начала фронта или спада сигнала тока трапецеидальной формы. Точки возврата при такой синхронизации соответствуют точкам В и В’ на фиг.12. Третий этап синхронизации сигнала тока трапецеидальной формы состоит в том, что сигнал тока треугольной формы достигает пика спустя 20 мкс после начала фронта или спада сигнала тока трапецеидальной формы. В этом случае точки возврата соответствуют точкам С и С’ на фиг.12.

Согласно описанному выше варианту осуществления, полная длительность фронта или спада сигнала тока трапецеидальной формы составляет 80 мкс. Поэтому опорная позиция синхронизации (средняя точка) отстоит от начала фронта или спада на 40 мкс. Для смещения точки возврата вверх в направлении Х пик сигнала тока треугольной формы синхронизируют так, чтобы он наступал спустя 60 мкс после начала нарастания сигнала тока трапецеидальной формы. Для смещения точки возврата вниз в направлении Х пик сигнала тока треугольной формы синхронизируют так, чтобы он наступал спустя 20 мкс после начала нарастания сигнала тока трапецеидальной формы. Соответственно, диапазон смещения точки возврата (фиг.12) составляет около половины диапазона сканирования в направлении X. Очевидно, что этот диапазон сканирования можно регулировать в соответствии с условиями теплоотвода.

Согласно предыдущему варианту осуществления точка возврата может занимать одно из трех положений, но это количество можно варьировать, предусматривая целый ряд точек возврата. Чем больше предусмотрено точек возврата, тем однороднее будет распределен электронный пучок.

Точка возврата сканирующего электронного пучка перемещается от периода к периоду прямоугольной волны, чтобы распределять тепло, выделяющееся в фольге. Это дает возможность увеличить срок службы фольги и сделать оборудование, используемое для охлаждения фольги, более компактным. Кроме того, это позволяет облучать вещество-мишень более однородным электронным пучком.

Промышленное применение

Настоящее изобретение пригодно для применения в устройствах электронно-лучевого облучения для обработки отработавшего газа, выпускаемого, например, тепловой электростанцией, или в устройствах электронно-лучевого облучения для сильноточного облучения, используемых для повышения качества таких материалов, как структурированные смолы.