Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
физико-математических наук: 01.04.13 - Электрофизика,
электрофизические установки. — Институт электрофизики УрО РАН. —
Екатеринбург, 2005. — 48 с.
Научный консультант:
Целями диссертационной работы являлись:
Создание прототипов наносекундных ускорителей электронов для коммерческих применений на основе схемы тиратрон – импульсный трансформатор – ППТ с энергией электронов до 1 МэВ и выходной мощностью в пучке до 1 кВт.
Создание катодов для НУЭ, имеющих высокие эксплуатационные характеристики.
Разработка технических решений для реализации эффективных схем облучения, прежде всего двухстороннего.
Разработка основ конкретных радиационных технологий.
Разработка простых и эффективных систем контроля параметров НЭП. Научная новизна работы заключается в том, что:
1.Для создания частотных наносекундных ускорителей электронов предложена и экспериментально проверена схема питания в составе: первичный источник высокого напряжения (ИВН) –тиратрон–импульсный трансформатор – ППТ. Показано, что применение тиратрона (псевдоискрового разрядника) в схеме формирования импульса высокого напряжения позволяет: увеличить рабочее напряжение и импульсную мощность в первом контуре схемы питания и за счет этого существенно упростить и удешевить конструкцию; дает возможность изменять среднюю мощность ускорителя в широких пределах посредством согласования мощности ИВН и частоты запуска тиратрона; изменения в ши-роком диапазоне (до 40%) ускоряющего напряжения в соответствии с изменением зарядного напряжения.
Разработана и экспериментально проверена конструкция вакуумного диода, содержащего два промежутка катод-анод работающих одновременно и навстречу друг другу с равномерным распределением тока. Такой диод позволяет либо вдвое увеличить толщину облучаемых изделий, либо в 3–4 раза уменьшить неоднородность облучения по толщине облучаемого объекта.
Предложен и исследован металлокерамический катод, позволяющий в вакуумных диодах наносекундных ускорителей электронов до 2 раз повысить скорость нарастания тока и мощность ускорителя, понизить до 5% неоднородность распределения плотности тока на аноде и при ресурсе не менее 108 импульсов сохранить в пределах 10% стабильность параметров получаемого пучка электронов.
Исследовано влияние геометрии катодного узла на размер формируемого пучка электронов и длительность тока и напряжения вакуумных диодов с металлодиэлектрическим (МДМ) –катодом. Найдено, что расположение диэлектрической пластины в катодном 4
узле определяет сечение пучка электронов и позволяет им управлять, что обеспечивает возможность создания равномерной плотности тока на мишени для катодов большой площади. Установлена возможность использования МДМ–катода для укорочения дли-тельности заднего фронта импульса.
Экспериментально показана существенно более высокая (на порядок) производительность генерации озона НЭП по сравнению с электронными пучками постоянного тока за счет выноса генерируемого озона в паузе между импульсами из зоны облучения.
Разработан способ радиационно–химической стерилизации (РХС), который состоит в создании условий, позволяющих использовать для стерилизации герметично упакованных изделий излучения, как самого электронного пучка, так и озона, возникающего внутри пакета при облучении.
Разработана дозиметрическая методика измерения эффективной энергии электронов на основе метода фильтров в геометрии узкого пучка, позволяющая независимо измерять энергию электронов в абсолютных значениях.
Создание прототипов наносекундных ускорителей электронов для коммерческих применений на основе схемы тиратрон – импульсный трансформатор – ППТ с энергией электронов до 1 МэВ и выходной мощностью в пучке до 1 кВт.
Создание катодов для НУЭ, имеющих высокие эксплуатационные характеристики.
Разработка технических решений для реализации эффективных схем облучения, прежде всего двухстороннего.
Разработка основ конкретных радиационных технологий.
Разработка простых и эффективных систем контроля параметров НЭП. Научная новизна работы заключается в том, что:
1.Для создания частотных наносекундных ускорителей электронов предложена и экспериментально проверена схема питания в составе: первичный источник высокого напряжения (ИВН) –тиратрон–импульсный трансформатор – ППТ. Показано, что применение тиратрона (псевдоискрового разрядника) в схеме формирования импульса высокого напряжения позволяет: увеличить рабочее напряжение и импульсную мощность в первом контуре схемы питания и за счет этого существенно упростить и удешевить конструкцию; дает возможность изменять среднюю мощность ускорителя в широких пределах посредством согласования мощности ИВН и частоты запуска тиратрона; изменения в ши-роком диапазоне (до 40%) ускоряющего напряжения в соответствии с изменением зарядного напряжения.
Разработана и экспериментально проверена конструкция вакуумного диода, содержащего два промежутка катод-анод работающих одновременно и навстречу друг другу с равномерным распределением тока. Такой диод позволяет либо вдвое увеличить толщину облучаемых изделий, либо в 3–4 раза уменьшить неоднородность облучения по толщине облучаемого объекта.
Предложен и исследован металлокерамический катод, позволяющий в вакуумных диодах наносекундных ускорителей электронов до 2 раз повысить скорость нарастания тока и мощность ускорителя, понизить до 5% неоднородность распределения плотности тока на аноде и при ресурсе не менее 108 импульсов сохранить в пределах 10% стабильность параметров получаемого пучка электронов.
Исследовано влияние геометрии катодного узла на размер формируемого пучка электронов и длительность тока и напряжения вакуумных диодов с металлодиэлектрическим (МДМ) –катодом. Найдено, что расположение диэлектрической пластины в катодном 4
узле определяет сечение пучка электронов и позволяет им управлять, что обеспечивает возможность создания равномерной плотности тока на мишени для катодов большой площади. Установлена возможность использования МДМ–катода для укорочения дли-тельности заднего фронта импульса.
Экспериментально показана существенно более высокая (на порядок) производительность генерации озона НЭП по сравнению с электронными пучками постоянного тока за счет выноса генерируемого озона в паузе между импульсами из зоны облучения.
Разработан способ радиационно–химической стерилизации (РХС), который состоит в создании условий, позволяющих использовать для стерилизации герметично упакованных изделий излучения, как самого электронного пучка, так и озона, возникающего внутри пакета при облучении.
Разработана дозиметрическая методика измерения эффективной энергии электронов на основе метода фильтров в геометрии узкого пучка, позволяющая независимо измерять энергию электронов в абсолютных значениях.