T-CIRA 42-2022 輻射加工用電子加速器束流掃描均勻性檢測 鋁棒法

ICS67.020CCSX04團體標(biāo)準(zhǔn)T/CIRA42—2022輻射加工用電子加速器束流掃描均勻性檢測鋁棒法Measurementofbeamscanninguniforradiationprocessing—Aluminumrodmethod2022-12-29發(fā)布2023-03-01實施中國同位素與輻射行業(yè)協(xié)會T/CIRA42—2022前言 I引言 "1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14檢測原理 25檢測裝置 36技術(shù)要求 47裝置安裝 48檢測步驟 59結(jié)果評價 510文件記錄 5附錄A(資料性)均勻度實時檢測裝置測量均勻度數(shù)據(jù) 6IT/CIRA42—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國同位素與輻射行業(yè)協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位:華中科技大學(xué)、無錫愛邦輻射技術(shù)有限公司、中廣核達勝加速器技術(shù)有限公司、湖北金漢江精制棉有限公司、湖北祥源新材科技股份有限公司、武漢愛邦高能技術(shù)有限公司。本文件主要起草人:黃江、樊明武、張宇蔚、候志強、周航旭黃衛(wèi)。T/CIRA42—2022本文件的發(fā)布機構(gòu)提請注意,聲明符合本文件時,可能涉及一種輻照工業(yè)中輻照均勻度在線實時檢測系統(tǒng)相關(guān)的專利的使用。本文件的發(fā)布機構(gòu)對于該專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。該專利持有人已向本文件的發(fā)布機構(gòu)保證,他愿意同任何申請人在合理且無歧視的條款和條件下,就專利授權(quán)許可進行談判。該專利持有人的聲明已在本文件的發(fā)布機構(gòu)備案。相關(guān)信息可以通過以下聯(lián)系方式獲得:地址:430074湖北省武漢市洪山區(qū)珞喻路1037號。請注意除上述專利外,本文件的某些內(nèi)容仍可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。"1T/CIRA42—2022輻射加工用電子加速器束流掃描均勻性檢測鋁棒法1范圍本文件規(guī)定了使用移動鋁棒法進行輻射加工用電子加速器束流掃描均勻性檢測的原理、檢測裝置、技術(shù)要求、裝置安裝、檢測步驟、結(jié)果評價和文件記錄的要求。本文件適用于束流能量200kev~10Mev,束流功率小于25kw輻射加工用電子加速器束流掃描均勻性的測量,其他加速器的束流能量和功率情況可參考執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T25306—2010輻射加工用電子加速器工程通用規(guī)范3術(shù)語和定義GB/T25306界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。鋁棒法aluminumrodmethod使用鋁棒在參考面上測量束流寬度范圍內(nèi)不同位置處的束流強度,從而得到束流掃描均勻性。注:鋁棒法的實現(xiàn)方式包括鋁棒陣列和移動鋁棒兩種,本文件使用的檢測裝置基于移動鋁棒的方式。3.2參考面referenceplane輻射場中選定的垂直于束流軸線的平面。注1:通常取參考面在束流引出窗外并與引出窗相距不大于200mm。注2:如圖1所示,在直角坐標(biāo)中,與束流中心軸———Z軸相垂直的X、Y兩坐標(biāo)組成的平面為參考面,Z軸與參考面相交的點。為參考點。2T/CIRA42—2022圖1參考面示意圖[來源:GB/T25306—2010,3.5]3.3束流掃描寬度electronbeamscanningwidth束流經(jīng)掃描后在參考面上形成的垂直于產(chǎn)品運動方向的有用束流寬度。[來源:GB/T25306—2010,3.15]3.4束流掃描不均勻度electronbeamscanninguniformity在參考面上,束流掃描寬度內(nèi),束流密度分布的不均勻程度。[來源:GB/T25306—2010,3.16]4檢測原理移動鋁棒法檢測束流掃描均勻性的原理是使用位于束流窗下參考面上的鋁棒截獲掃描的電子束,根據(jù)加速器實際束流掃描寬度設(shè)定鋁棒移動范圍,通過連續(xù)收集加速器束下電子束,對地形成電信號。經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、光纖傳輸及數(shù)值處理后,將束流掃描不均勻度結(jié)果以數(shù)值和曲線等形式實時顯示。電子束經(jīng)鋁棒采集得到電流,經(jīng)信號采集電路轉(zhuǎn)換與放大,得到采樣電壓,采樣電壓表達式見公式(1)。u=I×R×n×η…………(1)式中:u———采樣電壓,單位為伏特(V);I———束流強度平均值,單位為毫安(mA);R———采樣電阻,單位為千歐姆(kΩ);取采樣電壓最大值umax和最小值umin,計算出束流掃描不均勻度ux,見公式(2)。×100%…………(2)式中:ux———束流掃描不均勻度;umax———采樣電壓最大值,單位為伏特(V);umin———采樣電壓最小值,單位為伏特(V)。3T/CIRA42—20225檢測裝置裝置組成框圖如圖2所示,包括以下幾個部分。a)可調(diào)臺架裝置:由可調(diào)臺架和一維運動平臺組成,具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。b)電子收集裝置:由鋁棒和絕緣底座組成,具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。c)信號采集與傳輸:由采集箱、控制箱、線纜和光纖組成。d)冷卻及測溫裝置:冷卻裝置由冷油機、變壓器油和管道組成;測溫裝置由紅外測溫儀及溫度分布顯示界面組成。e)顯示與控制:由運動控制器及上位機控制界面組成。圖2裝置組成框圖圖3可調(diào)臺架裝置結(jié)構(gòu)圖4T/CIRA42—2022圖4電子收集裝置結(jié)構(gòu)6技術(shù)要求6.1檢測條件6.1.1電子加速器裝置應(yīng)滿足GB/T25306—2010中9.2.1的要求。6.1.2輻照室應(yīng)滿足檢測裝置安裝在加速器束下參考面上的空間要求。6.2一般要求6.2.1可調(diào)臺架裝置應(yīng)穩(wěn)固,無明顯變形,一維運動平臺長度應(yīng)大于束流掃描寬度。6.2.2采集箱和線纜應(yīng)做輻射防護,光纖應(yīng)選用鎧裝光纖。6.2.3冷油機變壓器油應(yīng)透明、無沉淀物和懸浮物。6.2.4顯示器能實現(xiàn)設(shè)置功能,包括起始及停止位置、系統(tǒng)啟動和停止、信號采集、均勻度測量結(jié)果。6.3功能要求6.3.1一維運動平臺應(yīng)能夠在運動行程范圍內(nèi)連續(xù)正常工作。6.3.2鋁棒參數(shù)按照GB/T25306—2010的規(guī)定進行選擇。6.3.3冷卻裝置啟動后,變壓器油在管道內(nèi)可以正常循環(huán)。6.3.4測溫裝置應(yīng)能夠測量鋁棒與絕緣塊固定連接位置處的溫度。6.3.5系統(tǒng)啟動后,應(yīng)能夠測量并顯示束流分布曲線及束流掃描不均勻度。6.3.6測量完成后,束流掃描不均勻度測量結(jié)果和溫度測量結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄報告保存在數(shù)據(jù)表中。7裝置安裝7.1電子收集裝置與冷卻及測溫裝置連接,固定于可調(diào)臺架裝置上。7.2可調(diào)臺架放置于加速器束流窗下,調(diào)整臺架高度與位置,使鋁棒最上面母線應(yīng)在參考面上并與Y軸方向平行,運動方向與參考面X軸方向平行。7.3采集箱放置輻照室內(nèi),通過線纜與運動平臺、電子收集裝置連接。7.4控制箱放置控制室內(nèi),連接到顯示器。7.5光纖從輻照室引出至控制室,連接采集箱和控制箱。7.6可調(diào)臺架裝置、采集箱外殼及冷油機外殼接地保護。5T/CIRA42—20228檢測步驟檢測步驟包括:a)根據(jù)加速器束流掃描寬度,設(shè)置電子收集裝置的采樣點數(shù)、運動速度、運動范圍和運動周期,運動周期應(yīng)不小于3個周期;b)啟動加速器,設(shè)置加速器束流能量和束流強度;c)加速器熱穩(wěn)定后,啟動均勻度實時檢測裝置,獲取束流分布曲線,存儲束流掃描不均勻度測量結(jié)果及采樣電壓平均值;d)改變加速器束流強度,重復(fù)步驟c);e)測試完畢,關(guān)閉加速器。9結(jié)果評價9.1采樣電壓結(jié)果評價9.1.1線性相關(guān)系數(shù)在不同束流條件下,測量得到掃描寬度范圍內(nèi)各點采樣電壓,計算采樣電壓的平均值,對采樣電壓與束流強度進行線性擬合,得到線性相關(guān)系數(shù)。9.1.2電壓結(jié)果評價如果線性相關(guān)系數(shù)大于0.95,則裝置對輻照加速器束流的響應(yīng)正常,若線性相關(guān)系數(shù)小于0.95,則需對裝置進行檢查。采樣電壓結(jié)果評價見附錄A的表A.4。9.2不均勻度結(jié)果評價由公式(2)計算得到的束流掃描不均勻度Ux,根據(jù)GB/T25306—2010中5.3.4規(guī)定的束流掃描不均勻度的要求,若不均勻度Ux≤10%,則被測量的加速器束流均勻性滿足技術(shù)要求,若不均勻度Ux>10%,則被測量的加速器束流均勻性較差,不滿足技術(shù)要求。不均勻度結(jié)果評價見附錄A。10文件記錄記錄每一次均勻度測量結(jié)果,包括以下內(nèi)容。a)日志:記錄測量日期,檢測員,設(shè)備開機和關(guān)機時間。b)加速器設(shè)備參數(shù):記錄被測量的電子輻照加速器設(shè)備型號,測量過程中加速器的束流能量、束流強度等運行參數(shù)。c)檢測結(jié)果:記錄測量過程中得到的束流掃描不均勻度測量結(jié)果,束流寬度范圍內(nèi)采樣電壓平均值,采樣電壓平均值與束流強度的線性相關(guān)系數(shù)。d)結(jié)果評價記錄:記錄裝置對輻照加速器束流的響應(yīng)情況,加速器運行時束流掃描不均勻度是否滿足技術(shù)要求,以文檔的形式給出。6T/CIRA42—2022附錄A(資料性)均勻度實時檢測裝置測量均勻度數(shù)據(jù)A.13Mev高頻高壓型電子輻照加速器加速器運行參數(shù):1.2MeV,0~18mA。運動行程設(shè)置為110cm,表中每厘米取1個數(shù)據(jù)點,5mA測量數(shù)據(jù)如表A.1所示,10mA測量數(shù)據(jù)如表A.2所示,18mA測量數(shù)據(jù)如表A.3所示。運動行程范圍內(nèi)采樣電壓的平均值、最大值、最小值及束流掃描不均勻度如表A.4所示。表A.15mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<50.4370.4240.4330.4360.4405~<100.4200.4170.4300.4200.42310~<150.4230.4110.4250.4300.43515~<200.4300.4330.4310.4350.44320~<250.4280.4460.4410.4340.44825~<300.4460.4320.4480.4520.43930~<350.4470.4530.4520.4470.44035~<400.4470.4560.4520.4620.46540~<450.4580.4510.4570.4670.46045~<500.4560.4640.4670.4580.46450~<550.4570.4500.4610.4610.44855~<600.4610.4560.4630.4560.45560~<650.4610.4670.4570.4680.45465~<700.4600.4620.4520.4560.44970~<750.4570.4590.4540.4600.44375~<800.4490.4420.4390.4410.44880~<850.4440.4460.4450.4320.44185~<900.4480.4350.4440.4450.43690~<950.4350.4250.4360.4280.42695~<1000.4120.4200.4230.4230.426100~<1050.4180.4270.4260.4090.421105~1100.4190.4220.4090.4210.4237T/CIRA42—2022表A.210mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<50.8530.8490.8480.8530.8455~<100.8650.8570.8550.8440.85010~<150.8510.8550.8470.8470.85115~<200.8520.8640.8580.8620.86820~<250.8630.8730.8780.8790.87625~<300.8800.8890.8860.8760.88230~<350.8950.8980.8980.8890.91235~<400.8990.9040.9040.8960.91840~<450.9130.9070.9160.9220.93045~<500.9210.9290.9280.9220.92050~<550.9310.9200.9270.9160.93255~<600.9300.9300.9280.9270.93460~<650.9370.9250.9320.9250.93365~<700.9400.9300.9250.9390.94070~<750.9300.9310.9360.9380.93275~<800.9240.9200.9350.9270.92980~<850.9200.9170.9270.9250.92085~<900.9170.9270.9250.9170.92590~<950.9170.9120.9040.9150.89295~<1000.8920.8870.8910.8950.888100~<1050.8840.8750.8840.8630.874105~1100.8710.8850.8730.8680.869表A.318mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<51.5311.5391.5411.5181.5375~<101.5261.5281.5171.5251.53710~<151.5261.5251.5161.5421.54315~<201.5351.5291.5431.5621.54520~<251.5541.5561.5791.5801.58325~<301.5741.5971.5991.5911.6008T/CIRA42—2022表A.318mA時測量數(shù)據(jù)(續(xù))相對位置采樣電壓V30~<351.6061.6061.6111.6061.63135~<401.6321.6331.6331.6381.65040~<451.6431.6491.6601.6601.65645~<501.6601.6681.6781.6751.67650~<551.6721.6711.6631.6821.68755~<601.6721.6711.6791.6781.70060~<651.6901.6831.6781.6791.68665~<701.6741.6921.6781.6761.66570~<751.6691.6781.6801.6671.67575~<801.6711.6701.6631.6791.66680~<851.6581.6481.6531.6461.64885~<901.6431.6391.6431.6361.62990~<951.6391.6061.6111.6181.61595~<1001.5941.5861.5921.6061.581100~<1051.5801.5861.5731.5621.559105~1101.5801.5571.5491.5621.564表A.4測量結(jié)果匯總束流強度ImA平均值uavV最大值uminV最小值umaxV束流掃描不均勻度u工30.2630.2850.2398.78%50.4420.4700.4096.94%80.7170.7540.6646.35%100.8970.9440.8435.65%151.3541.4161.2645.67%181.6131.6851.5025.74%對采樣電壓平均值和束流強度進行線性擬合,如圖A.1所示,求得線性關(guān)系為0.999。9T/CIRA42—2022圖A.1采樣電壓平均值與束流強度關(guān)系曲線結(jié)果評價如下。a)采樣電壓結(jié)果評價:被測量的加速器運行參數(shù)在1.2Mev,3mA~18mA時,采樣電壓與束流強度線性關(guān)系系數(shù)大于0.95,均勻度實時監(jiān)測裝置對束流強度的響應(yīng)正常。b)不均勻度結(jié)果評價:在不同束流強度條件下,加速器束流掃描不均勻度均小于10%,加速器束流掃描均勻性較好,滿足技術(shù)要求。A.21Mev絕緣芯型電子輻照加速器加速器運行參數(shù):1Mev,0~25mA。運動行程設(shè)置為70cm,表中每0.5cm取1個數(shù)據(jù)點,10mA測量數(shù)據(jù)如表A.5所示,20mA測量數(shù)據(jù)如表A.6所示,25mA測量數(shù)據(jù)如表A.7所示。表A.510mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓v0~<2.50.6350.6200.6510.6320.6262.5~<50.6480.6450.6290.6350.6305~<7.50.6560.6260.6450.6170.6327.5~<100.6440.6240.6480.6240.64410~<12.50.6460.6530.6430.6350.62712.5~<150.6340.6180.6340.6270.62415~<17.50.6240.6230.6480.6540.65117.5~<200.6340.6560.6490.6330.64510T/CIRA42—2022表A.510mA時測量數(shù)據(jù)(續(xù))相對位置采樣電壓V20~<22.50.6230.6430.6350.6450.61822.5~<250.6490.6190.6170.6170.64525~<27.50.6210.6410.6450.6430.64027.5~<300.6270.6240.6160.6320.61930~<32.50.6130.6290.6360.6240.61232.5~<350.6150.6340.6220.6170.63535~<37.50.6230.6390.6410.6140.63737.5~<400.6180.6160.6380.6220.61440~<42.50.6370.6350.6230.6170.64142.5~<450.6210.6100.6120.6110.61845~<47.50.6260.6150.6100.6180.61347.5~<500.6200.6180.6430.6230.61750~<52.50.6420.6300.6200.6220.61252.5~<550.6190.6400.6510.6450.62755~<57.50.6410.6150.6380.6270.61857.5~<600.6270.6130.6340.6240.62660~<62.50.6190.6300.6220.6420.64362.5~<650.6300.6210.6250.6240.64465~<67.50.6400.6530.6280.6250.62367.5~700.6460.6520.6250.6430.621表A.620mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<2.51.3261.3231.3021.3321.3262.5~<51.3461.3091.3121.3121.3055~<7.51.3051.3021.2901.3201.3067.5~<101.3241.3051.3191.2851.31210~<12.51.3031.3271.3211.3111.29912.5~<151.3191.3021.3201.3131.33915~<17.51.3031.3201.3301.3201.31817.5~<201.3121.3261.3281.3281.32811T/CIRA42—2022表A.620mA時測量數(shù)據(jù)(續(xù))相對位置采樣電壓V20~<22.51.3211.3261.3241.3061.30222.5~<251.3191.3281.3261.3061.32825~<27.51.3231.3191.3041.3281.31827.5~<301.3061.3181.3041.3061.31730~<32.51.3151.3211.2961.3041.31432.5~<351.3171.2981.3161.2981.29635~<37.51.3131.2911.2951.2881.28837.5~<401.2971.3181.3101.2901.31840~<42.51.2991.3061.3081.3091.32042.5~<451.3201.3091.3251.3221.30945~<47.51.2991.3121.3101.3231.33847.5~<501.3151.3121.3061.3081.29650~<52.51.3021.3041.3371.3061.31352.5~<551.3241.3281.3391.3191.31755~<57.51.3131.3281.3291.3471.32557.5~<601.3491.3281.3311.3431.32360~<62.51.3131.3231.3451.3521.32162.5~<651.3391.3351.3501.3061.32865~<67.51.3021.3381.3121.3431.32867.5~701.3301.3051.3101.2851.301表A.725mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<2.51.6011.6321.6311.6421.6262.5~<51.6221.6161.6251.6171.6075~<7.51.6011.6001.5911.5991.6037.5~<101.6041.6331.6051.6171.61610~<12.51.6021.6081.6121.6241.59812.5~<151.5961.6281.6031.5961.60815~<17.51.6171.5881.6221.6241.61717.5~<201.6381.6281.6051.6171.61312T/CIRA42—2022表A.725mA時測量數(shù)據(jù)(續(xù))相對位置采樣電壓V20~<22.51.6241.6131.6201.6061.60322.5~<251.6381.6321.6251.6111.62425~<27.51.6001.6271.6151.5921.62827.5~<301.6241.5891.5951.5911.58430~<32.51.5861.5891.5881.6061.59832.5~<351.5911.6051.6001.5961.58335~<37.51.6161.5931.5751.5911.58637.5~<401.5721.6051.5921.5971.57940~<42.51.6151.5901.6221.6141.59042.5~<451.5881.5951.6111.6111.63345~<47.51.6211.6141.6021.6191.60647.5~<501.6411.6081.6041.6011.61150~<52.51.6001.6211.6331.6031.60052.5~<551.6061.6271.6191.6301.61955~<57.51.6171.6141.6201.6031.61357.5~<601.5991.6171.5831.5991.61660~<62.51.6241.6011.6091.5811.58862.5~<651.6141.6271.6191.6171.59165~<67.51.5911.5941.5971.6031.60367.5~701.5921.5831.6191.6001.607A.35Mev高頻高壓型電子輻照加速器加速器運行參數(shù):3.5MeV,0~5mA運動行程設(shè)置為85cm,表中每厘米取1個數(shù)據(jù)點,1mA測量數(shù)據(jù)如表A.8所示,3mA測量數(shù)據(jù)如表A.9所示,5mA測量數(shù)據(jù)如表A.10所示。表A.81mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<50.0050.0170.0350.0570.0805~<100.1010.1210.1330.1400.14110~<150.1360.1310.1270.1230.12115~<200.1190.1170.1160.1140.11413T/CIRA42—2022表A.81mA時測量數(shù)據(jù)(續(xù))相對位置采樣電壓V20~<250.1130.1110.1100.1100.10925~<300.1080.1080.1090.1090.10830~<350.1070.1070.1070.1070.10835~<400.1060.1060.1070.1070.10640~<450.1060.1060.1060.1060.10645~<500.1060.1060.1060.1060.10650~<550.1070.1050.1070.1070.10755~<600.1070.1080.1090.1070.10760~<650.1080.1090.1090.1110.11265~<700.1110.1130.1130.1150.11970~<750.1200.1240.1280.1330.13875~<800.1430.1430.1390.1250.10480~850.0800.0580.0350.0170.005表A.93mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<50.0040.0080.0130.0260.0605~<100.1080.1710.2580.3560.44710~<150.5210.5650.5780.5700.54915~<200.5290.5140.5020.4940.48620~<250.4800.4750.4710.4680.46425~<300.4630.4620.4610.4590.45730~<350.4540.4550.4530.4510.45135~<400.4510.4500.4490.4490.45040~<450.4490.4470.4460.4450.44645~<500.4470.4470.4490.4480.44750~<550.4480.4480.4480.4490.44955~<600.4500.4500.4500.4520.45260~<650.4510.4540.4550.4590.46265~<700.4610.4640.4690.4730.47770~<750.4820.4920.5050.5220.54175~<800.5620.5800.5810.5570.50480~850.4230.3210.2340.1610.10214T/CIRA42—2022表A.105mA時測量數(shù)據(jù)相對位置采樣電壓V0~<50.0060.0190.0