一种辐照加速器及其束流辐照均匀度的调整方法

技术领域

本发明涉及电子辐照加速器技术领域，具体是涉及一种辐照加速器及其束流辐照均匀度的调整方法。

背景技术

目前辐照加速器已广泛应用于辐照灭菌、食品保鲜、材料改性等加工领域，其辐照灭菌效果突出，处理效率高。其中辐照加速器其电子加速器是在真空环境中进行，而辐照产品则在大气环境，为保证电子束流能正常完成对货物进行辐照，辐照加速器的辐照盒的出口处需要安装钛膜，钛膜既能保证加速器内部真空度要求，又能使电子束流正常穿透，但由于工作时间较长，钛膜极易容易发热，若不及时冷却较易损坏。

此外工业电子辐照加速器为了让电子束流更均匀的辐照在产品上通常使用三角波扫描磁场对束流进行扫描。但是扫描频率与束流的脉冲频率都会影响束流辐照在产品上的均匀度，且目前辐照加速器的辐照均匀度较差，导致待辐照产品的各部位的灭菌效果差异较大。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种辐照加速器及其束流辐照均匀度的调整方法，使辐照加速器的辐照均匀度较好，且能够延长钛膜的使用寿命。

具体技术方案如下：

一种辐照加速器的束流辐照均匀度的调整方法，主要包括：

S1、根据钛窗的尺寸规格，来确定扫描磁场强度B的变化区间；

S2、钛窗沿第一方向的尺寸为L，并沿第一方向平均分成n个束流脉冲区域，每个束流脉冲区域沿第一方向的尺寸为L/n；

S3、磁场扫描频率为f0，通过给定束流脉冲频率为f1的束流脉冲射向钛窗，并获得每个束流脉冲区域内的束流脉冲数量，计算出n个束流脉冲区域内的束流脉冲数量的初始标准差或方差；

S4、通过改变磁场扫描频率f0和/或束流脉冲频率f1，来重新获得每个束流脉冲区域内的束流脉冲数量，并重新计算n个束流脉冲区域内的束流脉冲数量的调整标准差或方差；

S5、当调整标准差或方差的数值小于初始标准差或方差的数值时，记录与该调整标准差或方差相对应的磁场扫描频率f0和束流脉冲频率f1。

上述的一种辐照加速器的束流辐照均匀度的调整方法，还具有这样的特征，还包括S6、在所有数值小于初始标准差或方差的调整标准差或方差中，选择数值最小的调整标准差或方差所对应的磁场扫描频率f0和束流脉冲频率f1组合。

上述的一种辐照加速器的束流辐照均匀度的调整方法，还具有这样的特征，当磁场强度B达到最大值时，束流脉冲射向钛窗沿第一方向的边缘位置。

上述的一种辐照加速器的束流辐照均匀度的调整方法，还具有这样的特征，在S3和S4中通过计算机模拟计算出每个束流脉冲区域内的束流脉冲数量。

一种辐照加速器，主要包括：辐照盒、若干辐照盒加强筋、真空法兰、辐照盒长法兰、压紧法兰板、钛膜以及钛膜风冷装置。

辐照盒呈锥台状设置，且辐照盒的顶部设置有束流入口，辐照盒的底部设置有束流出口，束流入口与束流出口相对设置；若干辐照盒加强筋设置于辐照盒的外侧壁；真空法兰设置于束流入口，与波纹管连接；辐照盒长法兰设置于束流出口；压紧法兰板与辐照盒长法兰连接；钛膜设置于辐照盒长法兰和压紧法兰板之间。

钛膜风冷装置的出风口设置于钛膜的一侧，出风口的长度与钛膜的一侧长度相等，且出风口与进风口之间的连通管路设置有若干段弯折部件。

上述的一种辐照加速器，还具有这样的特征，辐照盒的相对两个侧面为等腰梯形设置，辐照盒的内部通道自顶部至底部其横截面逐渐增大。

上述的一种辐照加速器，还具有这样的特征，若干辐照盒加强筋平行设置于呈等腰梯形状的侧面的外侧。

上述的一种辐照加速器，还具有这样的特征，靠近束流出口处的相邻两辐照盒加强筋之间的间距小于靠近束流入口处的相邻两辐照盒加强筋之间的间距。

上述的一种辐照加速器，还具有这样的特征，出风口呈扁平状，且沿出风口的出风方向设置有若干导风片。

上述的一种辐照加速器，还具有这样的特征，还包括风机，风机设置于进风口，进风口处设置有过滤装置，且风机与辐照盒之间设置有屏蔽结构。

上述技术方案的积极效果是：

本发明提供的一种辐照加速器及其束流辐照均匀度的调整方法中，通过计算标准差来得出辐照均匀度较好的对应的磁场扫描频率f0和束流脉冲频率f1，并采用以上数值，来进一步提升待辐照产品的辐照均匀度；并通过在辐照盒的一侧设置钛膜风冷装置，来使钛膜及时并均匀冷却，以延长钛膜的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种辐照加速器的实施例的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图；

图3为图2中B处的局部放大图；

图4为本发明的一种辐照加速器的实施例的立体图；

图5为本发明的一种辐照加速器中扫描磁场强度B随时间变化的示意图。

1、辐照盒；2、辐照盒加强筋；3、真空法兰；4、辐照盒长法兰；5、压紧法兰板；6、钛膜。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图4对本发明提供的一种辐照加速器作具体阐述。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在辐照加速器的束流辐照均匀度的调整方法中，

S1、根据钛窗的尺寸规格，来确定扫描磁场强度B的变化区间，一般钛窗的尺寸规格越大，所需的扫描磁场强度B就越大，其中钛窗的尺寸规格一般指的是钛窗的长度，钛窗具体为通过辐照盒长法兰和压紧法兰板夹持钛膜来组成。

S2、钛窗沿第一方向的尺寸为L，并沿第一方向平均分成n个束流脉冲区域，每个束流脉冲区域沿第一方向的尺寸为L/n，优选的第一方向为钛窗的长度方向；

S3、磁场扫描频率为f0，其中f0的范围一般为10-600Hz，通过给定束流脉冲频率为f1的束流脉冲射向钛窗，其中f1的范围一般为10-1000Hz，并获得每个束流脉冲区域内的束流脉冲数量，计算出n个束流脉冲区域内的束流脉冲数量的初始标准差或方差，一般优选采用标准差；

S4、通过改变磁场扫描频率f0和/或束流脉冲频率f1，具体的包括三种情况，磁场扫描频率f0不变，束流脉冲频率f1改变；或束流脉冲频率f1不变，磁场扫描频率f0改变；或磁场扫描频率f0和束流脉冲频率f1同时改变三种方式，来重新获得每个束流脉冲区域内的束流脉冲数量，并重新计算n个束流脉冲区域内的束流脉冲数量的调整标准差或方差，一般优选采用标准差；

S5、当调整标准差或方差的数值小于初始标准差或方差的数值时，记录与该调整标准差或方差相对应的磁场扫描频率f0和束流脉冲频率f1，可作为后续优化调整使用。

在一种优选的实施方式中，还包括S6、在所有数值小于初始标准差或方差的调整标准差或方差中，选择数值最小的调整标准差或方差所对应的磁场扫描频率f0和束流脉冲频率f1组合，可以使待辐照产品的辐照均匀度较好。

在一种优选的实施方式中，当磁场强度B达到最大值时，束流脉冲射向钛窗沿第一方向的边缘位置，即当磁场强度B达到峰值时，束流脉冲刚好偏转至钛窗长度方向的边缘位置，避免在束流脉冲进行辐照的过程中辐照区域过大或过小。

在一种优选的实施方式中，在S3和S4中通过计算机模拟计算出每个束流脉冲区域内的束流脉冲数量，当然亦可以根据外部测量装置来测算出各个束流脉冲区域内的束流脉冲数量，采用计算机模拟的方式更为方便快捷，且易于集中收集数据，便于后续处理分析。

以下以一种具体的实施例来作为调整方法的计算说明：

三角波扫描磁场的频率取10Hz，则三角波磁场周期为0.1s，束流脉冲频率取400Hz，钛窗长度取1m，磁场强度随时间的变化如图5所示：

根据实际情况选取适当的Bmax值，使得当扫描磁场强度为Bmax时束流可以刚好打在钛窗的边缘位置。把长度为1m的钛窗分成40小段，每小段距离为0.025m。取10000个束流脉冲，忽略束流脉冲的脉宽。通过计算机模拟统计出打在钛窗上每一小段的束流脉冲个数：

求出这一组数据的平均数为:Xbar＝250

然后再根据以下公式求出这组数据的标准差：

数据代入得标准差σ＝29.5059。

在束流脉冲频率不变的情况下，改变三角波扫描磁场的频率为11,12,13,……,18,19,20，分别计算出相应的标准差为：

标准差越大说明束流打在钛窗上分布就越不均匀，在实际操作中就可以舍弃这些相对应的频率组合，而保留那些得出比初始标准差更低的标准差所对应的频率组合。

对于不同的束流脉冲频率，我们都可以通过上述计算改变磁场扫描频率来计算出束流打在钛窗上的标准差，从而来判断是否均匀，进而来获取磁场扫描频率为f0和束流脉冲频率f1的最优或较优的组合，来提升束流脉冲打在钛窗上的均匀度。

在该辐照加速器中，辐照盒1呈锥台状设置，由小到大呈喇叭口状，且辐照盒1的顶部设置有束流入口，辐照盒1的底部设置有束流出口，束流入口与束流出口相对设置，且束流出口大于束流入口，便于束流脉冲在一个范围内进行来回扫射；若干辐照盒加强筋2设置于辐照盒1的外侧壁，具体的，辐照盒加强筋2可以沿水平方向和/或竖直方向布置于辐照盒1，以此来增强辐照盒1的结构强度；真空法兰3设置于束流入口，与波纹管连接，真空法兰3用于起到真空密封作用，防止束流脉冲泄露；辐照盒长法兰4设置于束流出口；压紧法兰板5与辐照盒长法兰4连接；钛膜6设置于辐照盒长法兰4和压紧法兰板5之间，钛膜6用于密封辐照盒1，以保证辐照盒1内部的真空度。

钛膜风冷装置(图中未示出)的出风口设置于钛膜6的一侧，用于及时对钛膜6进行冷却处理，以延长钛膜6自身的使用寿命，出风口的长度与钛膜6的一侧长度相等，吹出的冷风能够同时覆盖钛膜6的多个位置区域，以确保冷却的均匀性，且出风口与进风口之间的连通管路设置有若干段弯折部件，防止束流脉冲经过钛膜风冷装置扩散至外部环境中，弯折部件对束流脉冲具有较好的衰减作用。

在一种优选的实施方式中，如图1至图4所示，辐照盒1的相对两个侧面为等腰梯形设置，辐照盒1的内部通道自顶部至底部其横截面逐渐增大，便于束流脉冲在一个较大的范围内进行来回扫射。

在一种优选的实施方式中，如图1至图4所示，若干辐照盒加强筋2平行设置于呈等腰梯形状的侧面的外侧，该侧面面积较大，可用于加强辐照盒1的整体结构强度。

在一种优选的实施方式中，如图1至图4所示，靠近束流出口处的相邻两辐照盒加强筋2之间的间距小于靠近束流入口处的相邻两辐照盒加强筋2之间的间距，具体的，辐照盒1的侧面由上至下跨距逐渐增大，故辐照盒1侧面的上部辐照盒加强筋2的布置较为稀疏，辐照盒1侧面的下部辐照加强筋的布置较为密集，进而使辐照盒1各部位的结构强度基本相当，结构强度更为均匀。

在一种优选的实施方式中，如图1至图4所示，出风口(图中未示出)呈扁平状，且沿出风口的出风方向设置有若干导风片(图中未示出)，一般的导风片的靠近辐照盒1的端部方向与呈等腰梯形的侧面的底边相垂直，若干导风片呈渐开式扩散状，通过导风片的设置使出风更为均匀，有助于钛膜6的冷却更为均匀，以提升钛膜6的使用寿命。

在一种优选的实施方式中，如图1至图4所示，还包括风机(图中未示出)，风机设置于进风口，进风口处设置有过滤装置，以保证最终吹向钛膜6的冷却风没有杂质，避免对钛膜6造成影响，且风机与辐照盒1之间设置有屏蔽结构，避免辐照盒1因其内部的束流脉冲对风机的正常作业造成影响。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。