191306. lajstromszámú szabadalom • Elrendezés gyorsított elektronnyaláb optimalizált vezetésére és röntgenné konvertálására elektron- és röntgen besugárzástechnikai célokra
1 J 91 306 2 A találmány tárgya elrendezés elektrongyorsító berendezés vákuumterében előállított elektronnyaláb optimális besugárzástechnikai alkalmazására különböző rétegvastagságban folytonosan mozgatott termékek sugárkezelésében. A találmány szerinti elrendezés az elektronok energiája és a besugárzandó anyag sűrűsége által meghatározott elektron hatótávolságnak megfelelő anyagréteg vastagságig az elektronbesugárzási technológiában szokásos módon meghatározott méretű sávra szétterített elektronnyalábot vezet ki a vákuumtérből az atmoszférikus besugárzási térbe, míg nagyobb anyagvastagságok besugárzásához az elektronnyalábot fékezési röntgensugárzássá konvertálja. Az elektronnyaláb vezetését a gyorsított nyaláb tengelyiránya és az anyagréteg síkja által meghatározott irányok között úgy oldja meg, hogy mind elcklronbcsugárzási, mind röntgenbesugárzási üzemmódban optimális besugárzási hatásfokot biztosítson. A besugárzástechnikai alkalmazásokon az elektrongyorsítók fejlődésük eredményeként egyre szélesebb körben terjednek el és gazdaságosság szempontjából felveszik a versenyt a korábban szinte kizárólagosan használt radioizotóp forrásokkal. Kikapcsolt állapotban megszűnő sugárzásuk, egyszerűen szabályozható dózisintezitásuk, s technológiai sorba való beillesztésüket megkönnyítő alkalmas méreteik igen előnyös tulajdonságok; különböző típusaik megfelelő választékot kínálnak célberendezések felépítéséhez (Atomic Energy Review, Vol. 16, No3, International Atomic Energy Review, 1978). Az elérhető elektron hatótávolságok műanyagipari és egyes környezetvédelmi eljárások igényeit jól kielégítik. Az alkalmazások körének bővítése érdekében használhatók az elektronnyalábok fékezési röntgensugárzás előállítására, ilyen esetben a besugározható rétegvastagság több nagyságrenddel növekszik. A konverzió alacsony hatásfoka, a konvertáló anyagtömbön fellépő elektron reflexió és röntgenabszorpció, illetve a kilépő röntgensugárzás anizotrop irányeloszlása jelentős veszteségeket okoz. Ezért az alkalmazhatóság szempontjából meghatározó jelentőségű az elektronnyaláb, a konvertáló céltárgy és a besugárzandó anyagrélcg olyan geometriai elrendezése, amely lehetővé teszi az említett paraméterek optimális dózisintenzitásra vezető beállítását az adott besugárzási feladathoz. Néhányszáz kiloelektronvoltos elektronnyalábok esetére kedvező hengeres besugárzási geometriát nyújtanak a fazékalakú üreges anódos rendszerek (Szövetségi Halászati Kutató Központ, Hamburg; Manual of Food Irradiation Dosimetry, Technical Report Series No. 178. International Atomic Energy Agency, Vienna, 1977) de itt a speciális elrendezés miatt nincs lehetőség a besugárzandó anyag folyamatos áramoltatására. Az NDK-ban védett 221 983 lajstromszámú szabadalom folyamatosan áramló besugárzandó anyag besugárzására alkalmas berendezést ismertet, ez azonban röntgen besugárzásra nem használható. A 4,286,166 lajstromszámú USA szabadalmi leírásban található elektronbesugárzó eszköz kis rétegvastagságú, tekercsekben tárolt anyagok besugárzására alkalmas. A szakirodalom szerint nem ismeretes olyan elrendezés, amely alkalmazható mind a kis behatolási mélységű elektronbesugárzásra, mind a nagyobb sűrűségű és vastagabb anyagok sugárkezelését biztosító röntgenbesugárzásra, s mindamellett a röntgenbesugárzás hatásfoka megfelelő, és a besugárzandó anyag folyamatos haladását is megengedi. A találmány szerinti elrendezés célja: konstrukciós okokból függőlegesen lefelé gyorsuló elektronnyaláb által nehézfém céltárgyon gerjesztett fékezési sugárzással vízszintes síkban elhelyezkedő besugárzandó anyagréteget maximális hatásfokkal besugározni, valamint ugyanazon elrendezéssel biztosítani a fékezési sugár- és a közvetlen elektronsugárkezelést is. A találmány szerinti elrendezés azon a felismerésen alapul, hogy az clcktronnyaláb függőleges helyzetből történő eltérítésével és elfordítható nehézfém céltárgy alkalmazásával a céltárgy elektronbombázásakor keletkező elektronreflexió és a céltárgyban elnyelt fékezési sugárzás minimalizálható, valamint a vízszintes síkban elhelyezkedő besugárzandó anyagba behatoló fékezési sugárdózis maximalizálható. A kitűzött cél elérésére, azaz a gyorsított elektronnyaláb optimalizált vezetésére és röntgenné konvertálására az ismertetett felismerés alapján a függőleges irányban lefelé gyorsított elektronnyalábot az adott energiának megfelelő sztatikus mágneses tér olyan mértékben téríti el a függőleges tengelytől, hogy a besugárzandó térbe érkező kezelendő anyag vízszintes síkja fölött elhelyezkedő és ezen vízszintes síkkal maximális dózist eredményező szöget bezáró nehézfém céltárgy felületet az optimális beesési szögben érje. Az optimális beesési szög a bombázó target felület normálisával bezárt azon szöge az elektronnyalábnak, amely minimális elektronreflexiót és minimális céltárgyban elnyelődött fékezési sugárzást eredményez. A találmány szerinti elrendezés egyik lehetséges kiviteli alakjában a függőleges tengely mentén gyorsított elektronnyalábot a gyorsító vákuumterével közös vákuumcsatornában sztatikus elektromágnes téríti el, s a függőlegestől eltérített elektronnyaláb seprető mágnesek váltakozó (erének hatására egy tölcsérszerűen kiképzett vákuumkamra végében elhelyezkedő, hűtött nehézfém céltárgy síkját pásztázza be. A céltárgy a téglalap alakúan pásztázott felületének hossztengelyével párhuzamos tengely körül elfordítható. Ezzel az elfordílással és a sztatikus elektromágnes által meghatározott nyalábvezetési iránnyal biztosítható a minimális elektronreflexió és minimális céltárgyban elnyelt, valamint maximális a sugárkezelendő anyagot érő fékezési sugárzás. A céltárgyon gerjesztett fékezési sugárzás vékony titánfóliával lezárt kilépő ablakon hagyja el a vákuumteret. A nehézfém céltárgyat a pásztázó elektronnyaláb útjából eltávolítva, pl. kifordítva, a nyaláb egy másik, vékony fóliával lezárt kilépő ablakon át közvetlen elektron-besugárzásra használható. A találmány szerinti elrendezés egy másik kiviteli alakjában az clcktronnyaláb beesési szöge és a fékezési sugárzás maximális intenzitása vízszintes besugárzandó felülettel bezárt szöge egymástól függetlenül állítható. A független állítási lehetőséget az elsőnek 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
