(57)【要約】本願は、電子照射システムを開示する。前記システムは、電子ビームを発射して加速するように構成される電子加速器と、前記電子照射システムの後端に位置する電子ビーム集束装置とを備え、前記電子ビーム集束装置は、前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する２ｎ＋１個の磁極群であって、第ｎ個の磁極群は、前記電子ビームを第１方向で集束するように構成され、第ｎ＋１個の磁極群は、前記電子ビームを第２方向で集束するように構成され、前記第２方向は、前記第１方向に垂直であり、ｎは正整数である、２ｎ＋１個の磁極群と、を備える。
2021513205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子照射システムであって、
電子ビームを発射して加速するように構成される電子加速器と、
前記電子照射システムの後端に位置する電子ビーム集束装置と、を備え、
前記電子ビーム集束装置は、
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する２ｎ＋１個の磁極群であって、第ｎ個の磁極群は、前記電子ビームを第１方向で集束するように構成され、第ｎ＋１個の磁極群は、前記電子ビームを第２方向で集束するように構成され、前記第２方向は、前記第１方向に垂直であり、ｎは正整数である、前記２ｎ＋１個の磁極群と、を備える、電子照射システム。
【請求項２】
前記２ｎ＋１個の磁極群は、
前記電子ビームを前記第１方向で一次集束するように構成される第１磁極群と、
前記電子ビームを前記第２方向で集束するように構成される第２磁極群と、
前記電子ビームを前記第１方向で二次集束するように構成される第３磁極群と、を備えることを特徴とする、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの少なくとも一部の磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、任意の隣接する２つの前記磁極群間のピッチは調整可能であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの第２磁極群及び／又は前記第３磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、
前記第２磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第２磁極群と前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの第１磁極群との第１ピッチは異なり、
及び／又は、
前記第３磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第３磁極群と前記第２磁極群との第２ピッチは異なることを特徴とする、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの最初の磁極群と最後の磁極群とのピッチは異なり、前記ビーム通路における前記電子ビームのドリフト空間の長さは異なることを特徴とする、
請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記磁極群は、四極磁極群であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項７】
前記四極磁極群は、永久磁石からなることを特徴とする、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記永久磁石の材質は、ネオジウム鉄ボロンであることを特徴とする
請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記２ｎ＋１個の磁極群の永久磁石は、ヨークリングを介して前記ビームガイドレールに取り付けられることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ヨークリングは、複数のヨークを接続して構成されたものであり、隣接する２つのヨーク間の接続箇所は異なり、前記ヨークリングによるリング径は異なることを特徴とする、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記電子照射システムは、
前記電子ビームを検出するように構成される電子ビーム検出装置を更に備えることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電子ビーム検出装置は、
電子ビーム加速器と共にシールド室内に位置し、電子ビーム加速器からの照射電子ビームの強度を検出して第１信号を得るように構成される電子収集装置と、
前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置に接続され、前記第１信号を受信し、前記第１信号を、電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第２信号に変換するように構成されるサンプリングボックスと、
前記シールド室外に位置し、光ファイバーを介して前記サンプリングボックスに接続され、前記光ファイバーを介して前記第２信号を受信し、前記第２信号を電気信号形態の第３信号に変換するように構成される通信ボックスと、
前記シールド室外に位置し、前記通信ボックスに接続され、前記第３信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成されるコントローラと、を備えることを特徴とする、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記通信ボックス及び前記コントローラは、制御室内に位置し、前記制御室と前記シールド室との間に、金属シールド壁が設けられ、
前記金属シールド壁に、前記光ファイバーを通過させるための貫通孔が設けられることを特徴とする、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記サンプリングボックスは、
前記電子収集装置に接続され、前記第１信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第３信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第３信号を前記光信号形態の前記第２信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備えることを特徴とする、
請求項１２又は１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記システムは、
電子収集ホルダと、
前記電子収集装置に接続され、前記電子収集装置に駆動力を供給するように構成される駆動装置と、を更に備え、
前記電子収集装置は、前記電子収集ホルダに取り付けられ、前記駆動力による駆動で、前記電子収集ホルダに基づいて運動することができることを特徴とする、
請求項１２又は１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記電子収集ホルダは、
電子収集ガイドレールを含み、
前記電子収集装置は、前記電子収集ガイドレールに可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレールに沿って一次元運動を行うことができることを特徴とする、
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記システムは、
ステッピングモータを含む駆動装置を更に備えることを特徴とする、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記電子収集ホルダは、照射加工ラインの取付位置に可動に取り付けられ、
前記電子収集ホルダが第１位置にある場合、前記電子収集装置は、前記照射加工ラインの製品加工の加工位置に位置し、照射加工の電子ビームの強度を検出するように構成され、
前記電子収集ホルダが第２位置にある場合、前記電子収集装置は、前記加工位置外に位置することを特徴とする、
請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１９年０３月２７日に提出された出願番号２０１９１０２３９４２０．８、２０１９１０２３９４２１．２、２０１９１０２３９３９０．０及び２０１９１０２３９９７０．Ｘの中国特許出願に基づく優先権を主張し、該中国特許出願の全内容が参照として本願に組み込まれる。
【０００２】
本願は、照射加工技術分野に関するが、これに限定されず、特に、電子ビーム集束装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
照射加工に用いられる照射源は、コバルト源のような放射性同位元素及び電子加速器のような荷電粒子加速器を含む。電子加速器は、エネルギーが制御可能であり、電子ビームが殆ど被照射製品に作用し、利用効率が高く、放射性廃棄物の処理に問題がなく、停止する時に電力の消費がなく、生産中に少量のオゾンが発生する以外、ほとんど環境汚染が生じない利点がある。従って、電子加速器は、照射加工においてより多くのユーザに採用される。
【０００４】
電子加速器で加速された電子ビームについて、伝送過程において、横方向及び縦方向のエンベロープが大きいほど、ビームの損失は大きくなり、ビームの伝送性能が低くなる。幾つかの場合に、電子ビーム集束装置の製造が完了すると、該電子ビーム集束装置の、電子ビームに対して集束する性能パラメータが決定される。従って、異なる適用シーンにおける電子ビームの集束需要に応えられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに鑑み、本願の実施例は、電子照射システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
電子照射システムであって、前記システムは、
電子ビームを発射して加速するように構成される電子加速器と、
前記電子照射システムの後端に位置する電子ビーム集束装置と、を備え、前記電子ビーム集束装置は、
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する２ｎ＋１個の磁極群であって、第ｎ個の磁極群は、前記電子ビームを第１方向で集束するように構成され、第ｎ＋１個の磁極群は、前記電子ビームを第２方向で集束するように構成され、前記第２方向は、前記第１方向に垂直であり、ｎは正整数である、前記２ｎ＋１個の磁極群と、を備える。
【０００７】
上記技術的解決手段によれば、前記２ｎ＋１個の磁極群は、
前記電子ビームを前記第１方向で一次集束するように構成される第１磁極群と、
前記電子ビームを前記第２方向で集束するように構成される第２磁極群と、
前記電子ビームを前記第１方向で二次集束するように構成される第３磁極群と、を備える。
【０００８】
上記技術的解決手段によれば、前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの少なくとも一部の磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、任意の隣接する２つの前記磁極群間のピッチは調整可能である。
【０００９】
上記技術的解決手段によれば、前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの第２磁極群及び／又は前記第３磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、
前記第２磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第２磁極群と前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの第１磁極群との第１ピッチは異なり、
及び／又は、
前記第３磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第３磁極群と前記第２磁極群との第２ピッチは異なる。
【００１０】
上記技術的解決手段によれば、前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの最初の磁極群と最後の磁極群とのピッチは異なり、前記ビーム通路における前記電子ビームのドリフト空間の長さは異なる。
【００１１】
上記技術的解決手段によれば、前記磁極群は、四極磁極群である。
【００１２】
上記技術的解決手段によれば、前記四極磁極群は、永久磁石からなる。
【００１３】
上記技術的解決手段によれば、前記永久磁石の材質は、ネオジウム鉄ボロンである。
【００１４】
上記技術的解決手段によれば、前記２ｎ＋１個の磁極群の永久磁石は、ヨークリングを介して前記ビームガイドレールに取り付けられる。
【００１５】
上記技術的解決手段によれば、前記ヨークリングは、複数のヨークを接続して構成されたものであり、隣接する２つのヨーク間の接続箇所は異なり、前記ヨークリングによるリング径は異なる。
【００１６】
上記技術的解決手段によれば、前記電子照射システムは、
前記電子ビームを検出するように構成される電子ビーム検出装置を更に備える。
【００１７】
上記技術的解決手段によれば、前記電子ビーム検出装置は、
電子ビーム加速器と共にシールド室内に位置し、電子ビーム加速器からの照射電子ビームの強度を検出して第１信号を得るように構成される電子収集装置と、
前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置に接続され、前記第１信号を受信し、前記第１信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第２信号に変換するように構成されるサンプリングボックスと、
前記シールド室外に位置し、光ファイバーを介して前記サンプリングボックスに接続され、前記光ファイバーを介して前記第２信号を受信し、前記第２信号を電気信号形態の第３信号に変換するように構成される通信ボックスと、
前記シールド室外に位置し、前記通信ボックスに接続され、前記第３信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成されるコントローラと、を備える。
【００１８】
上記技術的解決手段によれば、前記通信ボックス及び前記コントローラは、制御室内に位置し、前記制御室と前記シールド室との間に、金属シールド壁が設けられ、
前記金属シールド壁に、前記光ファイバーを通過させるための貫通孔が設けられる。
【００１９】
上記技術的解決手段によれば、前記サンプリングボックスは、
前記電子収集装置に接続され、前記第１信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第３信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第３信号を前記光信号形態の前記第２信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備える。
【００２０】
上記技術的解決手段によれば、前記システムは、
電子収集ホルダと、
前記電子収集装置に接続され、前記電子収集装置に駆動力を供給するように構成される駆動装置と、を更に備え、
前記電子収集装置は、前記電子収集ホルダに取り付けられ、前記駆動力による駆動で、前記電子収集ホルダに基づいて運動することができる。
【００２１】
上記技術的解決手段によれば、前記電子収集ホルダは、
電子収集ガイドレールを含み、
前記電子収集装置は、前記電子収集ガイドレールに可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレールに沿って一次元運動を行うことができる。
【００２２】
上記技術的解決手段によれば、前記システムは、
ステッピングモータを含む駆動装置を更に備える。
【００２３】
上記技術的解決手段によれば、前記電子収集ホルダは、照射加工ラインの取付位置に可動に取り付けられ、
前記電子収集ホルダが第１位置にある場合、前記電子収集装置は、前記照射加工ラインの製品加工の加工位置に位置し、照射加工の電子ビームの強度を検出するように構成され、
前記電子収集ホルダが第２位置にある場合、前記電子収集装置は、前記加工位置外に位置する。
【発明の効果】
【００２４】
本願の実施例で提供される電子ビーム集束装置において、ビームガイドレールに取り付けられる磁極群の総数は、奇数個であり、且つ全ての第奇数個の磁極群によって電子ビームを集束する方向は、全ての第偶数個の磁極群によって電子ビームを集束する方向と異なる。合計で奇数個の磁極群が存在するため、次の磁極群において、電子ビームを再び集束することで、前の１つの磁極群の集束方向の該磁極群によるデフォーカス効果を少なくとも部分的に相殺し得る。これにより、電子ビーム集束装置の集束効果を向上させ、電子ビームの集束性能を最終的に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願の実施例による電子照射システムの構造を示す概略図である。
【図２】本願の実施例による第１電子ビーム集束装置の立体構造を示す概略図である。
【図３】本願の実施例による第１電子ビーム集束装置の側面構造を示す概略図である。
【図４】図３に示す電子ビーム集束装置のＤ−Ｄ面の構造を示す概略図である。
【図５】図３に示す電子ビーム集束装置のＤ−Ｄ面の構造を示す概略図である。
【図６】図３に示す電子ビーム集束装置のＤ−Ｄ面の構造を示す概略図である。
【図７】本願の実施例による電子ビーム集束装置のβパラメータの効果を示す概略図である。
【図８】本願の実施例による電子ビーム検出装置の構造を示す概略図である。
【図９】本願の実施例によるもう１つの電子ビーム検出装置の構造を示す概略図である。
【図１０】本願の実施例によるまた１つの電子ビーム検出装置の構造を示す概略図である。
【図１１】本願の実施例による第１電子収集装置と電子収集ホルダとの組み合わせの構造を示す概略図である。
【図１２】本願の実施例による第２電子収集装置と電子収集ホルダとの組み合わせの構造を示す概略図である。
【図１３】本願の実施例による第３電子収集装置と電子収集ホルダとの組み合わせの構造を示す概略図である。
【図１４】本願の実施例による第４電子収集装置と電子収集ホルダとの組み合わせの構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、明細書の図面及び具体的な実施例を参照しながら、本願の技術的解決手段を更に詳しく説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施例は、電子照射システムを提供する。前記装置は、
電子ビームを発射して加速するように構成される電子加速器と、
前記電子照射システムの後端に位置する電子ビーム集束装置と、を備え、前記電子ビーム集束装置は、
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する２ｎ＋１個の磁極群であって、第ｎ個の磁極群は、前記電子ビームを第１方向で集束するように構成され、第ｎ＋１個の磁極群は、前記電子ビームを第２方向で集束するように構成され、前記第２方向は、前記第１方向に垂直であり、ｎは正整数である、前記２ｎ＋１個の磁極群と、を備える。
【００２８】
本実施例で提供される電子照射システムは、電子ビームを発射できる加速器を備える。
電子加速器は、電子ビームを発射して加速することで高速ビームを形成する。電子加速器の後端に位置する電子ビーム集束装置は、奇数群の磁極群により、電子ビームに対して、異なる方向から奇数回の集束を行うことで、前の１つの磁極群の集束方向の該磁極群によるデフォーカス効果を少なくとも部分的に相殺し得る。これにより、電子ビーム集束装置の集束効果を向上させ、電子ビームの集束性能を最終的に向上させる。
【００２９】
図２から図６に示すように、本実施例は、電子ビーム集束装置を提供する。前記装置は、
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する２ｎ＋１個の磁極群であって、第ｎ個の磁極群は、前記電子ビームを第１方向で集束するように構成され、第ｎ＋１個の磁極群は、前記電子ビームを第２方向で集束するように構成され、前記第２方向は、前記第１方向に垂直であり、ｎは正整数である、前記２ｎ＋１個の磁極群と、を備える。
【００３０】
本実施例で提供される電子ビーム集束装置により電子ビームを集束することで、電子ビームのデフォーカスにより引き起こされた、電子ビームで形成されたビームスポットが集束しないことにより面積が大きすぎるという現象を減少させる。
【００３１】
本実施例で提供される前記電子ビーム集束装置は、照射加工システムに適用可能である。該電子ビーム集束装置は、照射加工システムに含まれる場合、電子加速器の後端に位置し、照射加工装置の前端に位置する。電子加速器から前記電子ビームは発生し、前記電子ビーム集束装置で形成されたビーム通路により集束されてから、照射加工装置で加工される製品に均一に到着する。
【００３２】
本実施例において、前記ビームガイドレールは、複数であってもよく、前記ビーム通路の両側に分布する。前記ビームガイドレールの分布方向は、前記ビーム通路の延在方向と一致する。図２において、前記ビームガイドレールは、表面にネジ山を持つ柱体であってもよく、異なる箇所のナットにより前記磁極群を固定することができる。
【００３３】
図２及び図３に３つの磁極群が示される。
【００３４】
例えば、電子ビームは、ビーム通路の第１端からビーム通路の第２端へ運動する。前記ビームガイドレールの分布方向も、前記第１端から前記第２端へ延びる。
【００３５】
前記電子ビームは電子からなる。電子自体は、帯電粒子である。
【００３６】
前記磁極群は、磁界を形成する。前記帯電粒子は、磁界において運動する場合、磁界力による作用を受ける。本実施例において、２ｎ＋１個の磁極群を利用して電子ビームに磁界力を印加し、磁界力の制約により、電子ビームのデフォーカス効果を低下させ、電子ビームを集束させる。
【００３７】
本実施例において、前記磁極群は、複数の磁石を含み、これらの磁石は互いに作用することで、前記電子ビームを集束する磁界を形成する。
【００３８】
本実施例において、前記磁極群は、奇数群であり、前記ビーム通路の異なる箇所に分布し、少なくとも２つの方向から前記電子ビームを集束するように構成される。任意選択的に、該２つの方向は互いに垂直である。
【００３９】
例えば、隣接する２つの磁極群のうちの前の磁極群は、第１方向で電子ビームを集束し、後の磁極群は、第２方向で電子ビームを集束する。
【００４０】
本実施例において、磁極群は奇数個である。２つのみの磁極群を利用して集束を行う場合、後の磁極群は、電子ビームを集束する過程において、電子ビームを前の磁極群の集束方向でデフォーカスするという悪影響を発生することがある。これに比べて、本実施例において、電子ビームを異なる方向で集束する後の磁極群は更に集束することで、電子ビームを１つの方向で集束する場合にもう１つの方向で発生した悪影響を低減させることができる。これにより、２ｎ＋１個の磁極群を含む電子ビーム集束装置によれば、電子ビーム集束効果が高く、形成された電子ビームのビームスポットの、第１方向及び第２方向での寸法は、いずれも所望の寸法に達することができる。
【００４１】
本実施例におけるｎの値は、任意の正整数であってもよい。具体的に、任意選択的には、ｎの値は、１から５であり、更に、任意選択的に、ｎの値は１から３であってもよい。
【００４２】
ｎが１であると、前記電子ビーム集束装置は、３個の磁極群を備える。該３個の磁極群は、間隔を取るようにビーム通路の異なる箇所に分布し、それぞれ前記電子ビームに対して、対応する方向での集束を行う。
【００４３】
幾つかの実施例において、第ｍ個の磁極群及び第ｍ＋２個の磁極群は、電子ビームを同一の方向で集束する磁極群である。ここで、ｍは、ｎより小さい正整数である。第ｍ＋２個の磁極群による第ｍ＋１個の磁極群の電子ビームに対する異なる方向での集束効果を減らすために、第ｍ＋２個の磁極群により形成された磁界強度は、前記第ｍ個の磁極群又は第ｍ＋１個の磁極群により形成された磁界強度より低くてもよい。
【００４４】
勿論、別の幾つかの実施例において、第ｍ個の磁極群により形成された磁界強度は、第ｍ＋２個の磁極群により形成された磁界強度と同じであってもよく、又は、第ｍ個の磁極群により形成された磁界強度は、第ｍ＋１個の磁極群により形成された磁界強度も同じであってもよい。
【００４５】
任意選択的に、前記２ｎ＋１個の磁極群は、
前記電子ビームを前記第１方向で一次集束するように構成される第１磁極群と、
前記電子ビームを前記第２方向で集束するように構成される第２磁極群と、
前記電子ビームを前記第１方向で二次集束するように構成される第３磁極群と、を備える。
【００４６】
本実施例において、ｎは１であり、磁極群の総数は３である。該３個の磁極群は、それぞれ前記第１磁極群、第２磁極群及び第３磁極群である。第１磁極群及び第３磁極群は、第奇数個の磁極群であり、第２磁極群は、第偶数個の磁極群である。第３磁極群が電子ビームを集束する方向は、第１磁極群が電子ビームを集束する方向と同じであり、第２磁極群が電子ビームを集束する方向と逆である。
【００４７】
本実施例において、第１磁極群が電子ビームを第１方向で一次集束した後、第２磁極群は、電子ビームを第２方向で集束する場合、電子ビームに第１方向でデフォーカスを発生させる可能性がある。第１方向での、電子ビームの十分な集束を更に確保するために、第３磁極群を利用して電子ビームを第１方向で二次集束することで、電子ビームを第１方向で集束する場合に発生する第２磁極群による悪影響を少なくとも部分的に相殺し得る。
【００４８】
例えば、前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの少なくとも一部の磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、任意の隣接する２つの前記磁極群間のピッチは調整可能である。
【００４９】
本実施例において、全て又は一部の隣接する２つの磁極群間のピッチは調整可能である。従って、磁極群の数が決定された場合、隣接する２つの磁極群間のピッチが調整可能であるため、最初の磁極群と最後の磁極群とのピッチを調整可能にすることができる。これにより、磁極群により形成された電子ビームのドリフト空間を調整可能にすることで、異なる電子ビームドリフト空間の需要に応えられる。
【００５０】
本実施例において、前記磁極群が前記ビームガイドレールに可動に取り付けられることは、下記少なくとも１つを含んでもよい。
【００５１】
磁極群は、係合構造により、前記ビームガイドレールに取り付けられ、該係合構造は第１状態及び第２状態を有する。第１状態で、該係合構造は、対応する磁極群をビームガイドレールに固定する。第２状態で、該係合構造と前記ビームガイドレールとの間に少なくとも１つの自由端が存在する。この場合、磁極群及び係合構造は、一体としてビームガイドレール上で移動することができる。例えば、スライド可能である。
【００５２】
磁極群は、ネジにより、ビームガイドレールに可動に取り付けられる。ビームガイドレールの異なる箇所に、前記ネジの捻込みと捻戻しに供するネジ穴が設けられる。ネジを異なるネジ穴と螺合させることにより、前記ビームガイドレール上での前記磁極群の位置を調整することができる。これにより、隣接する２つの磁極群間のピッチの調整を実現させる。
【００５３】
幾つかの実施例において、２ｎ＋１個の磁極群のうちの全ての磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、いずれか１つの磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は、調整可能である。
【００５４】
別の幾つかの実施例において、２ｎ＋１個の磁極群のうちの一部の磁極群のみは、ビームガイドレールに可動に取り付けられる。例えば、最初の磁極群は、ビームガイドレールに固定的に取り付けられ、残りの２ｎ＋１個の磁極群は、ビームガイドレールに可動に取り付けられる。最初の磁極群は、ビームガイドレールの第１端に固定的に取り付けられ、該第１端は、ビームガイドレールと電子加速器との接続箇所であってもよい。従って、最初の磁極群を固定的に取り付けることで、ビームガイドレールと電子加速器との接続の安定性に寄与する。
【００５５】
別の幾つかの実施例において、前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの第２磁極群及び／又は前記第３磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、
前記第２磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第２磁極群と前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの第１磁極群との第１ピッチは異なり、
及び／又は、
前記第３磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第３磁極群と前記第２磁極群との第２ピッチは異なる。
【００５６】
ｎが１である場合、３つの磁極群のうちの第１磁極群は、ビームガイドレールに固定的に取り付けられ、第２磁極群及び第３磁極群は、ビームガイドレールに可動に取り付けられる。従って、第２磁極群と第１磁極群との第１ピッチは調整可能であり、第３磁極群と第２磁極群との第２ピッチも調整可能である。
【００５７】
従って、前記２ｎ＋１個の磁極群のうちの最初の磁極群と最後の磁極群とのピッチは異なり、前記ビーム通路における前記電子ビームのドリフト空間の長さは異なる。
【００５８】
本実施例において、前記磁極群は、四極磁極群である。
【００５９】
前記四極磁極群は、４つの磁石を含む磁極群である。
【００６０】
前記磁石は、電磁石及び永久磁石を含むが、これらに限定されない。
【００６１】
幾つかの実施例において、前記四極磁極群は、永久磁石からなる。永久磁石を用いるため、磁極群を充電しなくても磁界を形成することもできると共に、通電により導入されるリード線及び電力消費を低減させることができる。
【００６２】
例えば、前記四極磁極群は、
Ｎ極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第１磁石と、
前記第１磁石に隣接し、Ｓ極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第２磁石と、
前記第２磁石に隣接し、第２磁石が第１磁石と第３磁石との間に位置し、Ｎ極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第３磁石と、
前記第３磁石及び前記第１磁石にそれぞれ隣接し、第３磁石と第１磁石との間に位置し、Ｓ極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第４磁石と、を備える。
【００６３】
幾つかの実施例において、前記永久磁石の材質は、ネオジウム鉄ボロンである。
【００６４】
幾つかの実施例において、前記２ｎ＋１個の磁極群の永久磁石は、ヨークリングを介して前記ビームガイドレールに取り付けられる。
【００６５】
ヨークリングは、１つ又は複数のヨークからなる。本実施例において、前記ヨークリングは、円形リング又は矩形リングなどであってもよい。勿論、別の幾つかの実施例において、前記ヨークリングは、正六角形リングであってもよい。
【００６６】
幾つかの実施例において、前記ヨークリングを構成するヨークは、ＤＴ４を含むが、これに限定されない。
【００６７】
幾つかの実施例において、前記ヨークリングは、複数のヨークを接続して構成されたものであり、隣接する２つのヨーク間の接続箇所は異なり、前記ヨークリングによるリング径は異なる。
【００６８】
ヨークに、隣接するヨークに接続される複数の箇所が設けられる。隣接する２つのヨーク間の接続箇所を調整することで、ヨークリングのリング径を変動させることができる。従って、同一のヨークリングに位置する異なる磁石間のピッチを調整可能にすることで、前記ビーム通路における、電子ビームが通過することができる横断面積を調整する。
【００６９】
例えば、前記ヨークリングは、矩形リングであり、４つの直線型ヨークからなる。矩形リングは、２つのヨーク群を含む。前記ヨーク群は、前記矩形リングの一組の対辺に対応するヨークからなる。前記矩形リングの少なくとも１つのヨーク群は、可動である。これにより、もう１つのヨーク群との接続箇所を調整することで、前記ビーム通路の横断面積を調整する。
【００７０】
図２から図７に示すように、３つの磁極群は、矩形のヨークリングによりビームガイドレールに固定される。図２にヨークリングＩ、ヨークリングＩＩ及びヨークリングＩＩＩが示される。
【００７１】
図４に示すヨークリングＩに固定される最初の四極磁極群は、磁石１、磁石２、磁石３及び磁石４を含む。
【００７２】
図５に示すヨークリングＩＩに固定される２番目の四極磁極群は、磁石５、磁石６、磁石７及び磁石８を含む。
【００７３】
図６に示すヨークリングＩＩＩに固定される３番目の四極磁極群は、磁石９、磁石１０、磁石１１及び磁石１２を含む。
【００７４】
ヨークリングに貫通孔が設けられる。該貫通孔は、ビームガイドレールが通過するためのものである。続いて、ネットを利用してヨークリングをビームガイドレールの特定箇所に固定する。例えば、図３に示す調整ネジ１３、調整ネジ１４、調整ネジ１５及び調整ネジ１６を利用してヨークリングＩをビームガイドレールに固定する。図６に示すように、ヨークリングＩＩＩに貫通孔１７、貫通孔１８、貫通孔１９及び貫通孔２０が設けられる。これらによりヨークリングＩＩＩをビームガイドレールに固定する。
【００７５】
以下、上記任意の実施例を参照しながら、２つの具体的な例を提供する。
【００７６】
例１：
照射用電子加速器により加速された電子ビームの集束装置を提供する。パラメータの異なる３組の永久磁石とドリフト空間を組み合わせることで、照射用電子加速器による集束能力を向上させ、ビームエンベロープを小さくし、ビームスポットを小さくする。
【００７７】
電子ビーム集束装置であって、３組の永久磁石を備える。
【００７８】
各組の永久磁石の磁極はいずれも４つであり、四極磁石と呼ばれる。
【００７９】
第１組の四極磁石の主な機能は、電子ビームを横方向であるＸ方向で集束することであり、
第２組の四極磁石の主な機能は、電子ビームを横方向であるＹ方向で集束することであり、
第３組の四極磁石の機能は、電子ビームを横方向であるＸ方向で再び集束することである。四極磁石の集束原理によれば、第２組の四極磁石は、電子ビームを横方向であるＹ方向で集束するとき、電子ビームに対して横方向であるＸ方向において必然的にデフォーカスの作用を与える。従って、電子ビームを横方向であるＸ方向で二次集束することで、第２組の磁石による横方向でのデフォーカスの作用を補う必要がある。従って、３組の永久磁石がビームに対して横の２つの方向での集束を同時に実現させ、ビームスポットを小さくすることができる。
【００８０】
該３組の磁石により形成された磁界とドリフト空間の長さを適切に組み合わせることで、電子加速器ビームの横のＸ方向及びＹ方向での集束を同時に行うことを実現させる。
【００８１】
前記磁極の材質は、ネオジウム鉄ボロンである。
【００８２】
前記ヨークの材質は、ＤＴ４である。
【００８３】
本例において、３組の永久磁石を用いるため、電力消費がなく、構造が簡単で、コストが低い。また、電源装置の故障による付加的なコスト及び低運転効率を避ける。該ビーム集束システムの集束性能が高く、得られるビームの品質が高い。
【００８４】
本実施例は、もう１つの電子ビーム検出装置を提供する。前記装置は、
電子収集ホルダ１０６と、
前記電子収集ホルダ１０６に可動に取り付けられ、駆動力の作用下で前記電子収集ホルダ１０６に沿って運動するように構成される電子収集装置１０１と、
前記電子収集装置１０１に接続され、運動に必要な前記駆動力を前記電子収集装置１０１に供給するように構成される第１駆動装置と、を備える。
【００８５】
本発明の実施例で提供される電子ビーム検出装置において、電子収集装置１０１は、電子収集ホルダ１０６に可動に取り付けられ、且つ電子収集ホルダ１０６に沿って運動することができる。従って、電子収集装置１０１は、異なる箇所で電子収集を行い、電子ビームの照射強度及び／又は均一度の採集を行う。
【００８６】
電子収集装置１０１は、電子収集ホルダ１０６に対して移動可能である。それは、異なる箇所における電子ビームを検出することができる。従って、電子収集装置１０１の数を減少させ、ハードウェアコストを低減させる。
【００８７】
本実施例において、前記電子収集装置１０１は、ファラデーカップ又はアルミニウム棒などを含むが、これらに限定されない。
【００８８】
前記第１駆動装置は、電気駆動、油圧駆動又は気圧駆動の形態であってもよい。前記電気駆動は、例えばステッピングモータ、リニア移動モータのような様々なタイプのモータを含んでもよい。
【００８９】
前記電子収集ホルダ１０６は、前記電子収集装置１０１の取り付け場所を供給する。一方で、前記電子収集装置１０１の運動範囲を制限する。
【００９０】
本実施例において、前記電子収集ホルダは、電子収集ガイドレール１０７を備え、該電子収集装置１０１は、該電子収集ガイドレール１０７に吊り下げられてもよく、該電子収集ガイドレール１０７は、ガイドレール溝を備えてもよく、前記電子収集装置１０１は、前記ガイドレール溝上で運動する。又は、前記電子収集ガイドレール１０７は、ガイドレールレバーであってもよく、前記電子収集装置１０１は、前記ガイドレールレバーに嵌設されて運動する。
【００９１】
幾つかの実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、クロスフレーム又は矩形リングホルダであってもよく、前記電子収集装置１０１は、前記電子が収集される２つの次元で運動することができ、該２つの次元は、互いに垂直であってもよく、又は非垂直な角度をなしてもよい。
【００９２】
図２から図１２に示すように、前記電子収集ホルダ１０６は、
電子収集ガイドレール１０７を含み、
前記電子収集装置１０１は、前記電子収集ガイドレール１０７に可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレール１０７に沿って少なくとも一次元運動を行うことができる。
【００９３】
電子収集ホルダ１０６に、前記電子収集装置１０１が運動するための専用の電子収集ガイドレール１０７が設けられる。
【００９４】
幾つかの実施例において、前記電子収集装置１０１は、二次元運動、三次元運動又は一次元運動を行うことができる。例えば、電子収集装置１０１は、１つの平面内のｘ方向及びｙ方向で運動することができ、ここで、ｘ方向は、ｙ方向に垂直である場合、このような運動は、二次元運動である。また、例えば、電子収集装置１０１は、三次元空間内で運動することができ、具体的には、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で運動する。ｘ向、ｙ方向、及びｚ方向のうちのいずれか２つの方向は互いに垂直である。
【００９５】
本実施例において、前記電子収集装置１０１に、電子収集装置１０１の一次元運動のための電子収集ガイドレール１０７が設けられる。前記電子収集ガイドレール１０７は、直線型ガイドレールである。具体的には、直線型溝又は直線型ガイドレバーを含んでもよい。
【００９６】
幾つかの実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、可動ホルダであり、
前記可動ホルダは、前記可動ホルダの取付箇所に対して第１位置にある場合、前記電子収集装置１０１は、第１領域内で運動可能であり、
前記可動ホルダは、前記可動ホルダの取付箇所に対して第２位置にある場合、前記電子収集装置１０１は、第２領域内で運動可能である。
【００９７】
前記電子収集ホルダ１０６自体も可動ホルダであり、該可動ホルダは、その取付箇所に対して可動である。前記可動ホルダは、直線運動又は回転を行うことができる。
【００９８】
本実施例において、前記可動ホルダは、回転可能な回転ホルダであってもよい。
【００９９】
本実施例において、可動ホルダは、その取付箇所に対して第１位置及び第２位置にある場合、前記電子収集装置１０１を牽引して前記第１領域に出入りさせることができる。従って、前記電子収集装置１０１は簡単な一次元運動のみを実行できるが、可動ホルダ自体が運動するため、電子収集装置１０１の空間内における多次元運動を実現することができる。
【０１００】
幾つかの実施例において、前記第１領域は、照射製品の加工領域であり、前記第１領域は、前記加工領域以外の領域である。
【０１０１】
本実施例において、前記第１領域は、照射加工により製品を加工する加工領域である。これにより、電子収集装置１０１は、前記第１領域から離れることで、照射加工を行う場合に照射加工を妨害しないようにすることができ、照射加工の電子ビーム検出を行う場合、第１領域に入って照射電子ビーム検出を行う。
【０１０２】
幾つかの実施例において、前記Ｌ字状の可動ホルダは、固定端及び前記固定端に対向する自由端を含み、前記固定端は前記取付箇所に固定される第１ホルダ体と、前記第１ホルダ体の自由端に接続され、前記電子収集装置１０１に可動に接続される第２ホルダ体と、を備える。
【０１０３】
本実施例において、前記可動ホルダは、Ｌ字状の回転直角であり、該可動ホルダは、自由端及び固定端を備え、固定端は、可動ホルダの取付箇所に固定されてもよく、自由端は、固定端を回転中心として回転することができる。
【０１０４】
本実施例において、可動ホルダは、Ｌ字状である。該可動ホルダは、第１ホルダ及び第２ホルダであり、且つ第１ホルダと第２ホルダとは、９０度又はほぼ９０度の直角をなす。従って、該可動ホルダは、直線型ホルダに比べて、１つの次元における占用空間を減少させ、工場内の設備を柔軟に配置することに寄与する。一方で、可動ホルダには２つのホルダが含まれ、２つのホルダは９０度であり、可動ホルダの全体の回転角度を減少させる上で、前記電子収集装置１０１が容易に前記第１領域に出入りすることを可能にし、大きな回転角度に必要な大空間を減少させ、工場内の設備を柔軟に配置することに寄与する。
【０１０５】
幾つかの実施例において、前記可動ホルダが前記第１位置から前記第２位置に切り替えられる場合、前記可動ホルダはその固定端を中心として９０度回転する。
【０１０６】
別の幾つかの実施例において、前記システムは、
前記可動ホルダに接続され、前記可動ホルダのために駆動力を供給するように構成される第２駆動装置を更に備える。
【０１０７】
該第２駆動装置は、可動ホルダを駆動して回転させるための装置である。同様に、電気駆動又は油圧駆動の形態であってもよい。
【０１０８】
幾つかの実施例において、図２及び図３に示すように、電子収集装置１０１は、電子ビーム加速器と共にシールド室内に位置し、電子ビーム加速器からの照射電子ビームの強度を検出して第１信号を得るように構成され、
サンプリングボックスは、前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置１０１に接続され、前記第１信号を受信して前記第１信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第２信号に変換するように構成され、
通信ボックス１０３は、前記シールド室外に位置し、光ファイバー１０５を介して前記サンプリングボックスに接続され、前記光ファイバー１０５を介して前記第２信号を受信し、前記第２信号を電気信号形態の第３信号に変換するように構成され、
コントローラ１０４は、前記シールド室外に位置し、前記通信ボックス１０３に接続され、前記第３信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成される。
【０１０９】
本発明の実施例で提供される電子ビーム検出装置は、照射加工技術の高電流照射加工に適用可能である。
【０１１０】
前記電子収集装置１０１は、ファラデーカップ又はアルミニウム棒を含むが、これらに限定されない。前記電子収集装置１０１の内部に中空チャンバーが設けられる。前記中空チャンバーは、入射された帯電粒子の数を検出することができる。これにより、時間軸上の単一時点での前記電子ビームの電子ビーム強度を検出する。
【０１１１】
本実施例において、前記第１信号は、単一の時間点で前記電子収集装置１０１に入射された電子数に正比例する。
【０１１２】
本実施例の目的は、大強度電子ビームがコントローラ１０４などの装置の作動に干渉を与えて、電子ビーム照射の均一度の検出精度が低くなるという問題を軽減させることにある。
【０１１３】
本実施例において、前記電子ビーム検出装置にシールド室を導入し、電子収集装置１０１及びサンプリングボックスをシールド室内に設ける。これにより、大強度電子ビームにより発生した大電流をシールド室内に隔離する。大電流がエアをブレークダウンするリスク、又は深さが大きい環境下で、通信ボックス１０３及びコントローラ１０４等が干渉を受けることによって故障が発生するという問題を軽減させる。
【０１１４】
本実施例において、サンプリングボックスで形成されたサンプリング信号がシールド室内で大強度電子ビームによる干渉を減少させるために、サンプリングボックスは、第１信号を得た後、光信号形態の第２信号に直接的に変換する。光信号は、ブロードキャストにより伝達され、電圧又は電流等の電気形態の電気信号ではないため、大強度電子ビームによる干渉を受けない。従って、コントローラ１０４自体は干渉を受けることがない。それと共に、信号が伝送する過程において受けた干渉はより小さくなり、電子ビームの検出正確度を向上させる。
【０１１５】
本実施例において、前記サンプリングボックスは、所定の時間間隔で前記電子収集装置１０１における電流をサンプリングし、電流サンプリング信号を得ることができる。該所定の時間間隔のうちの任意の時間間隔は同じであると、前記サンプリングボックスは、前記電子収集装置１０１における電流信号を周期的にサンプリングする。前記所定の時間間隔のうち、少なくとも２つの時間間隔が異なると、前記サンプリングボックスは、所定の時間間隔の時系列のみに応じて前記電子収集装置１０１における電流信号を間欠的に収集する。
【０１１６】
本実施例において、前記通信ボックス１０３は、光信号を電気信号に変換する光電変換装置であってもよい。
【０１１７】
幾つかの実施例において、前記通信ボックス１０３と前記コントローラ１０４とは、一体の装置であってもよい。つまり、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラ１０４は、１つの筐体内に位置し、同一の物理的装置に属する。例えば、光信号送受信能力を持つサーバ等に属する。
【０１１８】
別の幾つかの実施例において、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラ１０４は、互に独立した物理的装置であってもよい。
【０１１９】
本実施例において、シールド室を利用し、ケーブルの代わりに光ファイバー１０５により信号伝送を行うことで、大電流電子ビームが検出に与える信号干渉を低減させ、電子ビーム検出の正確度を向上させる。
【０１２０】
幾つかの実施例において、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラ１０４は、制御室内に位置し、前記制御室と前記シールド室との間に、金属シールド壁が設けられ、
前記金属シールド壁に、前記光ファイバー１０５を通過させるための貫通孔が設けられる。
【０１２１】
本実施例において、前記シールド室は、少なくとも１つのシールド壁を備え、該シールド壁は、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラをシールド室外に位置する。例えば、前記シールド室は、１つのシールド壁を持つか又は複数のシールド壁を持つ。例えば、シールド室は、２つから４つのシールド壁を持つ。
【０１２２】
前記シールド壁に金属板が敷設されているか又は金属粉末などが塗布されており、金属シールド層を形成する。従って、電気信号は、金属により地上に導入される。又は、金属シールド層は、交流大電流電子ビームにより交互に発生する電磁界をシールド室内に隔離し、このような交互に発生する電磁界が制御室内の通信ボックス１０３及び／又はコントローラ１０４に与える干渉を減少させる。
【０１２３】
幾つかの実施例において、図４に示すように、前記サンプリングボックスは、
前記電子収集装置１０１に接続され、前記第１信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第３信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第３信号を前記光信号形態の前記第２信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備える。
【０１２４】
本実施例において電流電圧変換回路は、電子収集装置１０１に接続されるため、電子収集装置１０１が電子ビーム照射を受ける場合に、前記電子収集装置１０１に侵入して形成された電流を前記サンプリングボックスに導入する。電流電圧変換回路は、電流信号の電流値に応じて、対応する電圧値の電圧信号に変換する。本実施例において、該電圧信号を他の電圧信号と区別するために、電圧信号と呼ぶ。ここで、前記電圧信号における「第１」は実際の意味を持たず、前記電流電圧変換回路が前記電子収集装置１０１から受信した電流信号を広義に指す。
【０１２５】
ここで、前記電圧変換回路で形成された前記電圧信号はアナログ信号である。
【０１２６】
本実施例において、前記サンプリングボックスは、デジタルアナログ変換器を更に備え、該デジタルアナログ変換器は、アナログ信号を離散化してデジタル信号を得ることができる。サンプリングチップは、サンプリングボックスを、信号サンプリングを行うように制御することができると共に、サンプリングボックスによる信号変換を制御することもできる。
【０１２７】
本実施例において、前記サンプリングチップは、プログラマブルアレイを含んでもよい。該プログラマブルアレイは、フィールドプログラマブルアレイ及び／又は複雑なプログラマブルアレイを含むが、これらに限定されない。
【０１２８】
前記サンプリングチップは、マイクロプロセッサ又は特定用途向けの集積回路を含んでもよい。すなわち、前記サンプリングチップは、前記サンプリングボックスに位置する様々な形態のマイクロコントローラ１０４又はマイクロ制御回路であってもよい。信号調整機能により、時間領域上の単一時点での信号強度を、複数の単一時点での信号強度に変換して比較することで、前記複数の単一信号の時間帯における前記電子ビームの照射均一度を得る。
【０１２９】
幾つかの実施例において、前記サンプリングチップは、信号増幅、干渉信号濾過等の役割を果たす。信号増幅により、エネルギーが低い信号をエネルギーが高い信号に変換することで、信号伝送過程における減衰による信号損失の現象を減少させる。
【０１３０】
それと共に、前記サンプリングチップは、干渉信号濾過の機能を持つ。信号周波数の差により、干渉信号を濾過して、信号の信号対雑音比を向上させ、後続の検出結果の正確度を更に向上させる。
【０１３１】
本実施例において、前記サンプリングボックスは、光電変換回路を更に備える。該サンプリングチップは、単一の時点で収集されたデジタル信号から、所定の期間内での前記電子ビームの照射均一度を評価する第３信号を得る。第３信号は、電圧パルスなどの信号であってもよい。前記光電変換回路は、該電気信号を受信した後、変換を行って光信号を得る。該光信号は、第２電気信号と呼ばれてもよい。第２電気信号は、光ファイバー１０５で前記通信ボックス１０３に伝送される。
【０１３２】
本実施例において、前記光ファイバー１０５は、シングルモード光ファイバー１０５又はマルチモード光ファイバー１０５を含むが、これらに限定されない。前記光ファイバー１０５の数は、１本又は複数本であってもよい。前記光ファイバー１０５の帯域幅は、具体的には、伝送データ量の需要に応じて設定されてもよい。
【０１３３】
すなわち、本発明の実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、照射加工ラインに可動に取り付けられる。可動に取り付けられることにより、前記電子収集ホルダ１０６は、前記照射加工ラインで運動することができる。例えば、前記電子収集ホルダ１０６は、自体の運動により、前記電子収集装置１０１を位置Ａから位置Ｂまでに運動させる。本実施例において、前記電子収集装置１０１は、前記電子収集ホルダ１０６により動かされ、前記加工製品の加工位置に出入りすることができる。電子収集装置１０１は、前記加工位置に入ると、加工製品の代わりに電子ビームの照射を受ける。前記加工位置から離れると、前記加工位置が空き、加工製品を配置して、照射加工を継続することができる。
【０１３４】
幾つかの実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、前記電子収集装置１０１を動かして運動させるマニピュレータアームであってもよいが、マニピュレータアームに限定されない。
【０１３５】
例２：
本例は、照射加工業界に適用される電子ビーム集束装置である。該装置は、３組の永久磁石を備え、第１組の永久磁石の４つの磁極１から４は、ヨークＩに固定される。ヨークＩはガイドレールに固定される。その役割は、入射されたビームを横方向であるＸ方向で集束することである。第２組の永久磁石の４つの磁極５〜８は、ヨークＩＩに固定される。ヨークＩＩは、調整ネジ１３から１６によって、貫通孔１７から２０を通過するガイドレールに合わせって、該組の磁石の位置を前後に調整することができる。その役割は、入射されたビームを横方向であるＹ方向で集束することである。第３組の永久磁石の４つの磁極９〜１２は、ヨークＩＩＩに固定される。ヨークＩＩＩは、調整ネジ１３から１６によって、貫通孔１７から２０を通過するガイドレールに合わせって、四極磁石の位置を前後に調整することができる。
【０１３６】
第２及び第３組の永久磁石の位置を調整することで、ビームドリフト空間の長さを変更することができる。長さの異なるドリフト空間と永久磁石の位置との組み合わせにより、パラメータの異なる電子ビームの集束を実現させる。
【０１３７】
図７は、本例は、エネルギーが発射された電子ビームであることに適用される場合、ビームが本装置を通過する時のβパラメータの変動を示す。βパラメータは、ビーム伝送過程における振幅のエンベロープであり、ビームの集束性能を表すことができる。本例において、３組の永久磁石とドリフト空間との組み合わせにより、横方向であるＸ方向及びＹ方向で、いずれもビーム集束を実現させたことが明らかである。
【０１３８】
図７において、横軸は、電子ビームドリフト空間の長さであり、単位はｍである。縦軸は、電子ビームドリフトのβパラメータである。図７において、Ｘ方向のβパラメータはβｘである。図７において、Ｙ方向のβパラメータはβｙである。図７から分かるように、Ｘ方向であるかＹ方向であるかを問わず、βパラメータは小さく、望ましいビーム効果（即ち、集束効果）を達成する。
【０１３９】
幾つかの実施例において、前記電子照射システムは、前記電子ビームを検出するように構成される電子ビーム検出装置を更に備える。
【０１４０】
図８及び図９に示すように、本実施例は、電子ビーム検出装置を提供する。前記装置は、
電子ビーム加速器と共にシールド室内に位置し、電子ビーム加速器からの照射電子ビームの強度を検出して第１信号を得るように構成される電子収集装置１０１と、
前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置１０１に接続され、前記第１信号を受信して前記第１信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第２信号に変換するように構成されるサンプリングボックス１０２と、
前記シールド室外に位置し、光ファイバー１０５を介して前記サンプリングボックス１０２に接続され、前記光ファイバー１０５を介して前記第２信号を受信し、前記第２信号を電気信号形態の第３信号に変換するように構成される通信ボックス１０３と、
前記シールド室外に位置し、前記通信ボックス１０３に接続され、前記第３信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成されるコントローラ１０４と、を備える。
【０１４１】
本願の実施例で提供される電子ビーム検出装置は、照射加工技術における高電流照射加工に適用可能である。
【０１４２】
前記電子収集装置１０１は、ファラデーカップ又はアルミニウム棒を含むが、これらに限定されない。前記電子収集装置１０１の内部に中空チャンバーが設けられる。前記中空チャンバーは、入射された帯電粒子の数を検出することができる。これにより、時間軸上の単一時点での前記電子ビームの電子ビーム強度を検出する。
【０１４３】
本実施例において、前記第１信号は、単一の時間点で前記電子収集装置１０１に入射された電子数に正比例する。
【０１４４】
本実施例の目的は、大強度電子ビームがコントローラ１０４などの装置の作動に干渉を与えて、電子ビーム照射の均一度の検出精度が低くなるという問題を軽減させることにある。
【０１４５】
本実施例において、前記電子ビーム検出装置にシールド室を導入し、電子収集装置１０１及びサンプリングボックス１０２をシールド室内に設ける。これにより、大強度電子ビームにより発生した大電流をシールド室内に隔離する。大電流がエアをブレークダウンするリスク、又は深さが大きい環境下で、通信ボックス１０３及びコントローラ１０４等が干渉を受けることによって故障が発生するという問題を軽減させる。
【０１４６】
本実施例において、サンプリングボックスで形成されたサンプリング信号がシールド室内で大強度電子ビームによる干渉を減少させるために、サンプリングボックス１０２は、第１信号を得た後、光信号形態の第２信号に直接的に変換する。光信号は、ブロードキャストにより伝達され、電圧又は電流等の電気形態の電気信号ではないため、大強度電子ビームによる干渉を受けない。従って、コントローラ１０４自体は干渉を受けることがない。それと共に、信号が伝送する過程において受けた干渉はより小さくなり、電子ビームの検出正確度を向上させる。
【０１４７】
本実施例において、前記サンプリングボックス１０２は、所定の時間間隔で前記電子収集装置１０１における電流をサンプリングし、電流サンプリング信号を得ることができる。該所定の時間間隔のうちの任意の時間間隔は同じであると、前記サンプリングボックス１０２は、前記電子収集装置１０１における電流信号を周期的にサンプリングする。前記所定の時間間隔のうち、少なくとも２つの時間間隔が異なると、前記サンプリングボックス１０２は、所定の時間間隔の時系列のみに応じて前記電子収集装置１０１における電流信号を間欠的に収集する。
【０１４８】
本実施例において、前記通信ボックス１０３は、光信号を電気信号に変換する光電変換装置であってもよい。
【０１４９】
幾つかの実施例において、前記通信ボックス１０３と前記コントローラ１０４とは、一体の装置であってもよい。つまり、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラ１０４は、１つの筐体内に位置し、同一の物理的装置に属する。例えば、光信号送受信能力を持つサーバ等に属する。
【０１５０】
別の幾つかの実施例において、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラ１０４は、互に独立した物理的装置であってもよい。
【０１５１】
本実施例において、シールド室を利用し、ケーブルの代わりに光ファイバー１０５により信号伝送を行うことで、大電流電子ビームが検出に与える信号干渉を低減させ、電子ビーム検出の正確度を向上させる。
【０１５２】
幾つかの実施例において、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラ１０４は、制御室内に位置し、前記制御室と前記シールド室との間に、金属シールド壁が設けられ、
前記金属シールド壁に、前記光ファイバー１０５を通過させるための貫通孔が設けられる。
【０１５３】
本実施例において、前記シールド室は、少なくとも１つのシールド壁を備え、該シールド壁は、前記通信ボックス１０３及び前記コントローラをシールド室外に位置する。例えば、前記シールド室は、１つのシールド壁を持つか又は複数のシールド壁を持つ。例えば、シールド室は、２から４つのシールド壁を持つ。
【０１５４】
前記シールド壁に金属板が敷設されているか又は金属粉末などが塗布されており、金属シールド層を形成する。従って、電気信号は、金属により地上に導入される。又は、金属シールド層は、交流大電流電子ビームにより交互に発生する電磁界をシールド室内に隔離し、このような交互に発生する電磁界が制御室内の通信ボックス１０３及び／又はコントローラ１０４に与える干渉を減少させる。
【０１５５】
幾つかの実施例において、前記サンプリングボックス１０２は、
前記電子収集装置１０１に接続され、前記第１信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第３信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第３信号を前記光信号形態の前記第２信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備える。
【０１５６】
本実施例において電流電圧変換回路は、電子収集装置１０１に接続されるため、電子収集装置１０１が電子ビーム照射を受ける場合に、前記電子収集装置１０１に侵入して形成された電流を前記サンプリングボックス１０２に導入する。電流電圧変換回路は、電流信号の電流値に応じて、対応する電圧値の電圧信号に変換する。本実施例において、該電圧信号を他の電圧信号と区別するために、電圧信号と呼ぶ。ここで、前記電圧信号における「第１」は実際の意味を持たず、前記電流電圧変換回路が前記電子収集装置１０１から受信した電流信号を広義に指す。
【０１５７】
ここで、前記電圧変換回路で形成された前記電圧信号はアナログ信号である。
【０１５８】
本実施例において、前記サンプリングボックス１０２は、デジタルアナログ変換器を更に備え、該デジタルアナログ変換器は、アナログ信号を離散化してデジタル信号を得ることができる。サンプリングチップは、サンプリングボックス１０２を、信号サンプリングを行うように制御することができると共に、サンプリングボックス１０２による信号変換を制御することもできる。
【０１５９】
本実施例において、前記サンプリングチップは、プログラマブルアレイを含んでもよい。該プログラマブルアレイは、フィールドプログラマブルアレイ及び／又は複雑なプログラマブルアレイを含むが、これらに限定されない。
【０１６０】
前記サンプリングチップは、マイクロプロセッサ又は特定用途向けの集積回路を含んでもよい。すなわち、前記サンプリングチップは、前記サンプリングボックス１０２に位置する様々な形態のマイクロコントローラ１０４又はマイクロ制御回路であってもよい。信号調整機能により、時間領域上の単一時点での信号強度を、複数の単一時点での信号強度に変換して比較することで、前記複数の単一信号の時間帯における前記電子ビームの照射均一度を得る。
【０１６１】
幾つかの実施例において、前記サンプリングチップは、信号増幅、干渉信号濾過等の役割を果たす。信号増幅により、エネルギーが低い信号をエネルギーが高い信号に変換することで、信号伝送過程における減衰による信号損失の現象を減少させる。
【０１６２】
それと共に、前記サンプリングチップは、干渉信号濾過の機能を持つ。信号周波数の差により、干渉信号を濾過して、信号の信号対雑音比を向上させ、後続の検出結果の正確度を更に向上させる。
【０１６３】
本実施例において、前記サンプリングボックス１０２は、光電変換回路を更に備える。該サンプリングチップは、単一の時点で収集されたデジタル信号から、所定の期間内での前記電子ビームの照射均一度を評価する第３信号を得る。第３信号は、電圧パルスなどの信号であってもよい。前記光電変換回路は、該電気信号を受信した後、変換を行って光信号を得る。該光信号は、第２電気信号と呼ばれてもよい。第２電気信号は、光ファイバー１０５で前記通信ボックス１０３に伝送される。
【０１６４】
本実施例において、前記光ファイバー１０５は、シングルモード光ファイバー１０５又はマルチモード光ファイバー１０５を含むが、これらに限定されない。前記光ファイバー１０５の数は、１本又は複数本であってもよい。前記光ファイバー１０５の帯域幅は、具体的には、伝送データ量の需要に応じて設定されてもよい。
【０１６５】
幾つかの実施例において、図１１及び図１２に示すように、前記システムは、
電子収集ホルダ１０６と、
前記電子収集装置１０１に接続され、前記電子収集装置１０１に駆動力を供給するように構成される駆動装置と、を更に備え、
前記電子収集装置１０１は、前記電子収集ホルダ１０６に取り付けられ、前記駆動力による駆動で、前記電子収集ホルダ１０６に基づいて運動することができる。
【０１６６】
本実施例において前記システムは、一つの電子収集ホルダ１０６を備える。該電子収集ホルダに前記電子収集装置１０１が取り付けられる。該電子収集装置１０１は、駆動装置により供給される駆動力で運動することができる。従って、電子収集ホルダ１０６の異なる箇所に複数の電子収集装置１０１が設けられることに相当する。本実施例において、複数の電子収集装置１０１の代わりに、１つの可動な電子収集装置１０１を利用して異なる箇所の電子ビームの照射強度を収集することで、電子収集装置１０１の数を減少させ、前記システムのハードウェアコストを低減させる。
【０１６７】
幾つかの実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、クロスフレーム又は矩形リングホルダであってもよく、前記電子収集装置１０１は、前記電子が収集される２つの次元で運動することができ、該２つの次元は、互いに垂直であってもよく、又は非垂直な角度をなしてもよい。
【０１６８】
幾つかの実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、
電子収集ガイドレール１０７を含み、
前記電子収集装置１０１は、前記電子収集ガイドレール１０７に可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレール１０７に沿って一次元運動を行うことができる。
【０１６９】
本実施例において、前記電子収集ホルダは、電子収集ガイドレール１０７を備え、該電子収集装置１０１は、該電子収集ガイドレール１０７に吊り下げられてもよく、該電子収集ガイドレール１０７は、ガイドレール溝を備えてもよく、前記電子収集装置１０１は、前記ガイドレール溝上で運動する。又は、前記電子収集ガイドレール１０７は、ガイドレールレバーであってもよく、前記電子収集装置１０１は、前記ガイドレールレバーに嵌設されて運動する。
【０１７０】
幾つかの実施例において、前記システムは、
ステッピングモータを含む駆動装置を更に備える。
【０１７１】
幾つかの実施例において、前記駆動装置は、電気駆動装置、油圧駆動装置、又は気圧駆動装置などであってもよい。
【０１７２】
本実施例において、前記駆動装置は、電気駆動装置であり、且つステッピングモータである。ステッピングモータは、構造が簡単でハードウェアコストが低いという特徴を有する。
【０１７３】
幾つかの実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、照射加工ラインの取付位置に可動に取り付けられ、
前記電子収集ホルダが第１位置にある場合、前記電子収集装置１０１は、前記照射加工ラインの製品加工の加工位置に位置し、照射加工の電子ビームの強度を検出するように構成され、
前記電子収集ホルダが第２位置にある場合、前記電子収集装置１０１は、前記加工位置外に位置する。
【０１７４】
本実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、照射加工ラインに可動に取り付けられる。可動に取り付けられることにより、前記電子収集ホルダ１０６は、前記照射加工ラインで運動することができる。例えば、前記電子収集ホルダ１０６は、自体の運動により、前記電子収集装置１０１を位置Ａから位置Ｂまでに運動させる。本実施例において、前記電子収集装置１０１は、前記電子収集ホルダ１０６により動かされ、前記加工製品の加工位置に出入りすることができる。電子収集装置１０１は、前記加工位置に入ると、加工製品の代わりに電子ビームの照射を受ける。前記加工位置から離れると、前記加工位置が空き、加工製品を配置して、照射加工を継続することができる。
【０１７５】
幾つかの実施例において、前記電子収集ホルダ１０６は、前記電子収集装置１０１を動かして運動させるマニピュレータアームであってもよいが、マニピュレータアームに限定されない。
【０１７６】
図１０に示すように、電子収集装置は、調整可能なテーブルに取り付けられて、電子収集ホルダにおける電子収集ガイドレールに合わせて一次元運動を行うことができる。前記サンプリングボックスは、Ｉ−Ｖ変換回路（前記電流電圧変換回路に対応する）、デジタルアナログ変換器（Ａ／Ｄ）、フィールドプログラマブルアレイ（ＦＰＧＡ）、及び光電変換モジュールを備え、サンプリングボックス内の信号サンプリング回路を構成し、光ファイバーからなる光ファイバー通信リンクにより、制御室内のマンマシンインタラクション端末（前記コントローラに対応する）とデータインタラクションを行う。例えば、光ファイバー通信リンクにより伝送されたデータは、光電変換モジュールにより電気信号に変換された後、データベースに記憶される。
【０１７７】
以下、上記任意の実施例を参照しながら、具体的な例を提供する。
【０１７８】
本例は、大強度電子ビーム照射均一度のオンライン検出装置を提供する。図８から図１４に示すように、主に電子収集プラットフォーム、ローカルサンプリングボックス、通信ボックス、マンマシンインタラクション端末、及び関連接続光ファイバーで構成される。電子収集プラットフォーム、ローカルサンプリングボックスは、シールド室内に配置され、他の部材は、制御室内に配置され、それらは、壁を通過する光ファイバーにより接続される。
【０１７９】
大強度電子ビーム照射均一度のオンライン検出は具体的には以下のとおりである。
【０１８０】
（１）準備作業において、マンマシンインタラクション端末からの命令に応じて電子収集プラットフォーム、電子ビーム照射プローブを降ろす。
（２）走査作業において、プローブの一次元走査運動を起動する。
（３）処理作業において、ローカルサンプリングボックスにより電気信号を処理し、デジタル信号に変換し、通信ボックスによりマンマシンインタラクション端末に伝送する。
（４）表示作業において、マンマシンインタラクション端末は、情報をディスプレイに表示する。
【０１８１】
該連続的な液体封止照射装置のコア部材は、５つである。その構造は図１０に示すとおりである。主に、ビームを電気信号に変換する電子収集装置と、プローブの位置を制御し、オンライン測定の運動制御を行う調整可能な一次元運動テーブルと、プローブ信号を処理し、増幅させ、フィルタリングを行う信号収集回路と、ビーム集束セクションの高圧を隔離し、測定信号を伝送する光ファイバー通信リンクと、便利なマンマシンインタラクションインタフェースを提供し、収集プロセスを制御し、測定データを取得するマンマシンインタラクション端末と、を備える。
【０１８２】
オンライン測定を実現させるために、システムは図１１から図１４に示すような調整可能な一次元運動テーブルを用いる。電子収集装置は、ネジにより一次元ガイドレールに固定され、ガイドレールは、ステッピングモータの制御により、１つの方向における往復運動を実現させ、一次元運動テーブルは、反転ホルダに固定され、反転ホルダは、大トルクモータを介して走査ボックスに接続され、操舵装置を制御することで、ホルダの反転を実現させる。正常に運転する場合、全体は、走査ボックスの側面に反転され、測定を必要とする場合、操舵装置を反転するように遠隔制御し、装置を走査ボックスの下方に配置する。
【０１８３】
従って、図１３に示すように、作動状態にある場合、反転ホルダ（可動ホルダの１つ）は、反転により、電子収集装置を、照射生産ラインの照射製品の加工位置に配置する。待機状態にある場合、反転ホルダは、反転により、電子収集装置を、照射製品の加工位置から退避させる。これにより照射加工を正常に行うことを実現させる。
【０１８４】
図１４に示す電子ビーム検出装置は、
電子ビームを加速するように構成される加速器走査ボックスと、
反転ホルダと、
反転ホルダに接続され、前記反転ホルダに反転のための駆動力を提供するように構成される大トルク操舵装置と、
一次元ガイドレールであって、反転ホルダに設けられる電子収集ガイドレールの１種であり、電子収集装置を前記一次元ガイドレールに沿って一次元直線運動させる、前記一次元ガイドレールと、
一次元ガイドレールに可動に取り付けられる電子収集装置と、
電子収集装置の運動のための駆動装置の１種であり、自体の回転により電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、電子収集装置を運動させるように駆動するステッピングモータと、を備える。
【０１８５】
本願で提供される幾つかの実施例において、開示される装置及び方法は、他の方式によって実現できることを理解すべきである。例えば、以上に記載した装置の実施例は単に例示的なもので、例えば、前記ユニットの分割は単にロジック機能の分割の一種であって、実際に実現する時は他の分割方式によってもよい。例えば、複数のユニット又は組立体を組み合わせてもよいし、別のシステムに組み込んでもよい。又はいくつかの特徴を無視してもよいし、実行しなくてもよい。また、示した或いは検討した相互間の結合、又は直接的な結合、又は通信接続は、幾つかのインターフェイス、装置、又はユニットによる間接的な結合又は通信接続であってもよく、電気的、機械的、または他の形態であってもよい。
【０１８６】
分離部材として説明した上記ユニットは、物理的に別個のものであってもよく、そうでなくてもよい。ユニットとして示された部材は、物理的なユニットであってもよく、そうでなくてもよい。即ち、同一の場所に位置してもよく、複数のネットワークに分布してもよい。実際の需要に応じてそのうちの一部又は全てのユニットにより本実施例の方策の目的を実現することができる。
【０１８７】
また、本発明の各実施例における各機能ユニットは一つの処理ユニットに集積されてもよく、各ユニットが物理的に別個のものとして存在してもよく、２つ以上のユニットが一つのユニットに集積されてもよい。上記集積したユニットはハードウェアとして実現してもよく、ハードウェアとソフトウェア機能のユニットとの組み合わせで実現してもよい。
【０１８８】
上記各方法に係る実施例の全部又は一部のステップはプログラム命令に係るハードウェアにより実現され、前記プログラムはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶され、該プログラムが実行される時、上記方法の実施例におけるステップが実行され、前記記憶媒体は、携帯型記憶装置、読み出し専用メモリ（Ｒｅａｄ-ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、又は光ディスクなど、プログラムコードを記憶可能な各種の媒体を含むことは、当業者であれば理解すべきである。
【０１８９】
以上は本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護の範囲はそれらに制限されるものではなく、当業者が本発明に開示された技術範囲内で容易に想到しうる変更や置換は、いずれも、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。従って、本発明の保護範囲は特許請求の範囲の保護範囲を基準とするべきである。
【図１】
2021513205.tif 000003
【図２】
2021513205.tif 000004
【図３】
2021513205.tif 000005
【図４】
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【図５】
2021513205.tif 000007
【図６】
2021513205.tif 000008
【図７】
2021513205.tif 000009
【図８】
2021513205.tif 000010
【図９】
2021513205.tif 000011
【図１０】
2021513205.tif 000012
【図１１】
2021513205.tif 000013
【図１２】
2021513205.tif 000014
【図１３】
2021513205.tif 000015
【図１４】
2021513205.tif 000016
【国際調査報告】
2021513205.tif 000017
2021513205.tif 000018
2021513205.tif 000019
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