[發明專利]粒子加速器

無效

• 申請號: 01132866.5
• 申請日: 2001-07-20
• 公開（公告）號: CN1350320A
• 公開（公告）日: 2002-05-22
• 發明（設計）人: 阿萊恩·保魯斯;雅克·古福克斯
• 申請（專利權）人: 工業控制機器公司
• 主分類號: H01J35/00
• 分類號: H01J35/00;H05G1/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李德山

?????????????????????????技術領域

本發明涉及一種粒子加速器，特別是一種電子加速器。

?????????????????????????技術背景

一百多年以來，X射線的特性已被廣泛應用。這是因為該放射線有能夠穿透物質的特征，吸收率同時取決于被穿透材料的厚度和特性。這樣，如果任何物體受到X射線的照射，和如果使用一裝置能夠在該物體的后面逐點恢復劑量水平，可以用該方法獲得關于它的內部性質的信息，從外面不能看到的它的缺陷的信息，或是否含有雜質的信息。

最公知的應用當然是醫學，但是X射線也廣泛地用于工業上探測缺陷或雜質，和在安全領域檢查行李或各種包裹。

盡管這些技術隨時間的流逝已經有相當大變化，但是用于產生X射線的主要設備還是相同的。它們仍包括(圖1)至少兩個電極，陽極a和陰極b，它們之間的高電壓發生裝置1可施加高電位差(幾十或幾百千伏)。陰極b相對于陽極a處在負電位。此外，陰極b包括一裝置(通常是熱絲f達到2000℃)，該裝置可向由電場加速的電子提供初始能量，這些電子將在陽極(a)的方向形成高速傳播的電子束d。當這些電子d到達陽極時，它們突然減速釋放能量，這些能量大部分轉換成熱量，同時一小部分轉變成X射線輻射。

只有電子完全自由移動該裝置才可運行，因此需要將其放入抽成真空的室。由于該室本身連接陽極和陰極，所以必須有絕緣體使其可以經受住存在于兩電極之間的大的電位差。圖1中，絕緣體由玻璃c構成。

此外，由于系統的外部承受高電場的影響，所以必須將其浸入液體或氣體介質中，例如，絕緣油或均勻增壓的六氟化硫(SF₆)中。該絕緣體裝在接地的腔室m中。

X射線管的絕緣體仍是它們的主要弱點。

首先，由于管的腔室中的真空度不可能很理想，電子束d可能遇到殘留的分子并使它們電離，這樣將產生可能聚集在絕緣體c上并且使其帶電的“漫游”電子g，該絕緣體的特性使這些電荷難于很快地去除。這樣，絕緣體c上的電場由于柵極效應而可能局部地到達高到足以使陰極電流不穩定的值，有時甚至損壞絕緣體。

第二，陽極a和陰極b之間的電位不會均一地分布。圖1表示出在該特定結構中的等電位線e的近似位置?？梢钥闯鲞@些等電位線的大部分位于陽極-陰極區的對面，由于絕緣體上的電場不均一，所以為了抵抗它要受到的介電應力需要絕緣體有很大的長度。

由于市場上日益需要較小體積的大功率發生器，為了在該方向發展，已開發了各種技術。

第一個改進(圖2)在于將絕緣體(c)移入很少暴露于漫游電子的區域。這種情況下，絕緣體不再在陽極-陰極區內，而由圍繞陰極的盤構成。然后管的腔室由接地金屬罩(h)封閉?？梢钥匆娪赏ㄟ^電子束的分子的離子化產生的電子g不再直接到達絕緣體c。然而它們還可撞擊罩h并產生可到達絕緣體c的次級電子j。該解決方案當然是相對于圖1的基本結構的改進。然而對等電位線e的分析顯示電壓并不總是均一分布，這將阻礙小尺寸獲得高電位。此外，絕緣體并不總能是完全避開漫游電子，這意味著為保護絕緣體必須采取復雜和高成本的解決方案。

后來另一個改進(專利US5?426?345，圖3)在于由連接到選定電位的中間電極k將絕緣體分成兩部分c1、c2，使得沿該絕緣體的電壓分布最優化。該中間電位可通過例如制作電阻分壓器或甚至將該電極連接到電壓倍增器1的一級來獲得。該解決方案可減小絕緣體的尺寸，然而它還是太大，并根本沒有解決漫游電子的問題。

電壓倍增器1是根據公知的科克羅夫特-沃爾頓(Cockroft-Walton)線路制作的電壓發生器。它由一定數量的由二極管和電容器形成的級的組件構成，其中在由一級到另一級時電壓遞增。圖4a、4b和4c表示用于制作該類線路的一些可能的結構(4級倍增器的情況)?？稍谖墨I中查到許多不同的方案。

這種倍增器的應用可形成另外的解決方案(專利US-A-5?191?517，圖5)。它在于將絕緣體c置于陽極-陰極區，并將其分成與在倍增器中有的級一樣多的許多段。然后將分割這些段的中間電極k連接到沿倍增器存在的不同的電位。等電位線(未畫出)實際上垂直于管的軸線排列并穿過電極k。該解決方案因此可獲得實質上理想的電壓分布，因此可用極小的絕緣體長度。然而，漫游電子的問題還完全存在，另外，由于倍增器1是在絕緣體的外部件上，提供的功率一增大，部件的外徑就立即增大，這是對多數應用的阻礙。

??????????????????????????發明內容