[實(shí)用新型]電子能量閾值在線監(jiān)控輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721734048.0
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN207766637U
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁洪利;張未卿;史磊;陶凱;楊家岳;余永;李欽明;楊學(xué)明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H05H9/00
• 分類號(hào): H05H9/00;H05H7/22
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責(zé)任公司 21001
• 代理人: 張晨

本實(shí)用新型公開了一種電子能量閾值在線監(jiān)控輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)裝置，裝置包括：微波采集系統(tǒng)，微波幅相監(jiān)控系統(tǒng)，快速比較電路，微波源控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供了一種可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)控電子加速器中電子能量閾值并實(shí)時(shí)反饋，當(dāng)電子能量超過某一閾值時(shí)，對加速器系統(tǒng)進(jìn)行輻射安全聯(lián)鎖，從而達(dá)到輻射安全防護(hù)的效果。本實(shí)用新型具有閾值控制絕對，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，對加速器運(yùn)行沒有任何影響，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間快達(dá)100ns級的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于直線加速器電子能量閾值在線監(jiān)控的輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)裝置。

背景技術(shù)

隨著第四代光源技術(shù)自由電子激光技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，高能直線電子加速器再次在歷史的舞臺(tái)上活躍了起來。對于應(yīng)用于自由電子激光裝置的直線電子加速器而言，其產(chǎn)生的X射線及γ射線，中子等高能粒子射線與加速器中電子束的能量呈正相關(guān)的關(guān)系。為了保證減少直線電子加速器對附近環(huán)境放射性污染以及對科研人員造成的人身傷害，將直線加速器中電子束能量控制在某一個(gè)閾值之下，是一個(gè)有效的方法。

對于科研用的直線電子加速器而言，為了使電子束能量可以達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，因此微波源控制系統(tǒng)一般會(huì)工作在其線性區(qū)，即最大輸出功率70％左右的工作點(diǎn)上。當(dāng)有工作人員誤操作或控制系統(tǒng)失靈以及調(diào)制器高壓瞬間變大等各種突發(fā)情況發(fā)生，會(huì)使加速器中電子束能量達(dá)到甚至超過閾值，從而產(chǎn)生過量的輻射，對加速器周圍環(huán)境甚至工作人員產(chǎn)生不必要的輻射傷害。

基于以上背景，就需要實(shí)用新型一種可以在不破壞加速器中電子束品質(zhì)的情況下，對直線電子加速器中電子能量閾值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)裝置。當(dāng)直線加速器中電子束能量一旦有可能超過某一閾值時(shí)，該系統(tǒng)可以在極短的時(shí)間(100ns)內(nèi)停止加速器的運(yùn)行，用來保護(hù)加速器周圍環(huán)境以及工作人員的輻射安全。

因此，探索一種基于直線加速器電子能量閾值在線監(jiān)控的輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)裝置在自由電子激光等大型科研加速器應(yīng)用領(lǐng)域是十分重要的。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決在不破壞電子束品質(zhì)的情況下，建立監(jiān)測電子直線加速器中電子能量閾值的輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)問題，本實(shí)用新型提供了一種基于微波采集系統(tǒng)、微波幅相監(jiān)控系統(tǒng)、快速比較電路和微波源控制系統(tǒng)組成的輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的裝置。本實(shí)用新型原理簡單，因使用底層快速電路構(gòu)建系統(tǒng)，因此具有反映時(shí)間超快的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：基于實(shí)時(shí)監(jiān)測加速管內(nèi)微波能量場功率幅值的大小，來監(jiān)測加速器中電子能量的閾值，從而起到輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的作用。

電子能量閾值在線監(jiān)控輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)裝置，包括：

微波采集系統(tǒng)，所述微波采集系統(tǒng)包括定向耦合器9，所述定向耦合器9安裝在微波功率傳輸波導(dǎo)8與加速管的接口處、帶可調(diào)衰減器的微波傳輸線10的一端，所述帶可調(diào)衰減器的微波傳輸線10另一端連接有微波幅相監(jiān)控系統(tǒng)1；所述微波采集系統(tǒng)用于對微波功率信號(hào)進(jìn)行采集并衰減；

微波幅相監(jiān)控系統(tǒng)1，所述微波幅相監(jiān)控系統(tǒng)1將微波采集系統(tǒng)采集并衰減后的微波功率信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，得到加速管中微波功率的實(shí)時(shí)幅度和相位信號(hào)；

快速比較電路2，所述快速比較電路2用于將微波幅相監(jiān)控系統(tǒng)1輸出的加速管中微波功率的實(shí)時(shí)幅度和相位信號(hào)計(jì)算成電子的能量閾值并與設(shè)定值進(jìn)行比較，并且輸出一個(gè)聯(lián)鎖信號(hào)12；

微波源控制系統(tǒng)，所述微波源控制系統(tǒng)包括微波源3和帶控制器的微波功率開關(guān)4，所述微波源3由加速器聯(lián)鎖信號(hào)13控制，可以生成穩(wěn)定的微波信號(hào)，所述帶控制器的微波功率開關(guān)4安裝在微波源3輸出端口，并由聯(lián)鎖信號(hào)12控制，所述帶控制器的微波功率開關(guān)4與調(diào)速器5連接。

優(yōu)選的，所述微波幅相監(jiān)控系統(tǒng)1為低電平裝置或示波器衍生裝置。

優(yōu)選的，所述快速比較電路2為FPGA電路或數(shù)字比較電路或模擬比較電路。