具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在具体实施方式中所描述的各个实施例中的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以进行各种组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本申请中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三\第四……”仅仅是是区别不同的对象，不表示各对象之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“左”、“右”均为正常使用状态时的方位。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。术语“连接”在未特别说明的情况下，既包括直接连接也包括间接连接。

本发明实施例提供的一种加速结构，可用作加速电子的器件。电子通过电子枪输出到加速结构中，加速结构与射频功率组件连通，以获取能量形成加速电场，从而可使电子在加速结构中持续加速直到输出加速结构。输出的电子形成高能量的电子束，可以用于对物品进行辐射以起到消毒杀菌等功能。需要说明的是，本发明实施例提供的加速结构并不限制应用领域，也即除了辐照加速技术领域，本发明实施例提供的加速结构也可运用到其他需要加速电子的领域中，例如，应用于金箔实验等。

本发明实施例提供一种加速结构1，如图1所示，包括输入耦合件10、聚束件20、加速件30、输出耦合件40。

结合图1和图2所示，输入耦合件10具有中空的输入耦合腔11。输入耦合件10可以为具有一定厚度的长条状部件，其厚度方向为图1中的上下方向，例如，输入耦合件10的厚度可以是16mm、20mm等，输入耦合件10的厚度可以根据粒子需要达到的速度来确定。输入耦合腔11设置在输入耦合件10内，输入耦合件10环绕形成输入耦合腔11的腔壁，以使形成的输入耦合腔11为一个中空的空间，从而可以容纳粒子束。输入耦合件10上设有两个沿第一方向间隔设置的供粒子通过的第一束流孔12。第一方向为输入耦合件10的厚度方向，也即图1中所示的上下方向。间隔设置，是指两部件并非紧密接触，而是在空间上纯在一定的距离。输入耦合件10在第一方向上的两端上分别设有一个第一束流孔12，两个第一束流孔12的连线与第一方向平行。两个第一束流孔12沿第一方向连通输入耦合腔11。两个第一束流孔12贯穿输入耦合腔11的腔壁，从而与输入耦合腔11连通，以使粒子可以通过两个第一束流孔12进出输入耦合腔11，其中，一个第一束流孔12用于向输入耦合腔11中输入粒子，例如，该第一束流孔12可与电子枪连接，以接收电子枪射出的电子，另一个第一束流孔12用于将输入耦合腔11中粒子输出。输入耦合件10设有与两个第一束流孔12间隔设置的用于功率馈入的第一耦合口13。第一耦合口13与第一束流孔12均设置在输入耦合件10上，且第一耦合口13与两个第一束流孔12在空间上均存在一定的距离。第一耦合口13与输入耦合腔11连通。第一耦合口13可用于外接功率源，将功率输入到输入耦合腔11，从而使位于加速结构中的粒子能够吸收能量加速。输入耦合腔11中未被吸收的功率能量也可沿第一束流孔输出输入耦合腔11。

结合图1和图3所示，聚束件20具有中空的聚束腔21。聚束件20可以为具有一定厚度的长条状，其厚度方向为图1中的上下方向，例如，聚束件20的厚度可以是20mm、25mm、35mm等，聚束件20的厚度可以根据粒子束需要达到的速度来确定。聚束腔21设置在聚束件20内，聚束件20环绕形成聚束腔21的腔壁，以使形成的聚束腔21为一个中空的空间，从而可以容纳粒子。聚束件20上设有两个沿第一方向间隔设置的供粒子通过的第二束流孔22。第一方向为聚束件20的厚度方向，也即图1中所示的上下方向。间隔设置，是指两部件并非紧密接触，而是在空间上纯在一定的距离。聚束件20在第一方向上的两端上分别设有一个第二束流孔22，两个第二束流孔22的连线与第一方向平行。两个第二束流孔22沿第一方向连通聚束腔21。两个第二束流孔22贯穿聚束腔21的腔壁，从而与聚束腔21连通，以使粒子可以通过两个第二束流孔22进出聚束腔21，其中，一个第二束流孔22用于向聚束腔21中输入粒子，例如，该第二束流孔22可与一个第一束流孔12连接，以接收输入耦合腔11输出的粒子，另一个第二束流孔22用于将聚束腔21中粒子输出。

结合图1和图4所示，加速件30具有中空的加速腔31。加速件30可以为具有一定厚度的长条状，其厚度方向为图1中的上下方向，例如，加速件30的厚度可以是30mm、35mm等，加速件30的厚度可以根据粒子需要达到的速度来确定。加速腔31可以设置在加速件30内，加速件30环绕形成加速腔31的腔壁，以使形成的加速腔31为一个中空的空间，从而可以容纳粒子。加速件30设有两个沿第一方向间隔设置的供粒子通过的第三束流孔32。第一方向为加速件30的厚度方向，也即图1中所示的上下方向。间隔设置，是指两部件并非紧密接触，而是在空间上纯在一定的距离。加速件30在第一方向上的两端上分别设有一个第三束流孔32，两个第三束流孔32的连线与第一方向平行。两个第三束流孔32沿第一方向连通加速腔31。两个第三束流孔32贯穿加速腔31的腔壁，从而与加速腔31连通，以使粒子可以通过两个第三束流孔32进出加速腔31，其中，一个第三束流孔32用于向加速腔31中输入粒子，例如，该第三束流孔32可与一个第二束流孔22连接，以接收聚束腔21输出的粒子，另一个第三束流孔32用于将加速腔31中粒子输出。

结合图1和图5所示，输出耦合件40具有中空的输出耦合腔41。输出耦合件40具有中空的输出耦合腔41。输出耦合件40可以为具有一定厚度的长条状，其厚度方向为图1中的上下方向，例如，输出耦合件40的厚度可以是30mm、35mm等，输出耦合件40的厚度可以根据粒子需要达到的速度来确定。输出耦合腔41可以设置在输出耦合件40内，输出耦合腔41环绕形成输出耦合腔41的腔壁，以使形成的输出耦合腔41为一个中空的空间，从而可以容纳粒子。输出耦合件40上设有两个沿第一方向间隔设置的供粒子通过的第四束流孔42。第一方向为输出耦合件40的厚度方向，也即图1中所示的上下方向。间隔设置，是指两部件并非紧密接触，而是在空间上纯在一定的距离。输出耦合件40在第一方向上的两端上分别设有一个第四束流孔42，两个第四束流孔42的连线与第一方向平行。两个第四束流孔42沿第一方向连通输出耦合腔41。两个第四束流孔42贯穿输出耦合腔41的腔壁，从而与输出耦合腔41连通，以使粒子可以通过两个第四束流孔42进出输出耦合腔41，其中，一个第四束流孔42用于向输出耦合腔41中输入粒子，例如，该第四束流孔42可与一个第三束流孔32连接，以接收加速腔31输出的粒子，另一个第四束流孔42用于将输出耦合腔41中粒子输出。输出耦合件40设有与两个第四束流孔42间隔设置的用于功率馈出的第二耦合口43。第二耦合口43与第四束流孔42均设置在输出耦合件40上，且第二耦合口43与两个第四束流孔42在空间上均存在一定的距离。第二耦合口43与输出耦合腔41连通。第二耦合口43可用于外接负载，将输出耦合腔41中的功率输出至负载，从而使从一个第四束流孔输出的仅是被加速的粒子。

如图1-5所示，输入耦合腔11、聚束腔21、加速腔31、输出耦合腔41通过第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42沿第一方向依次连通。其中，一个第一束流孔12与一个第二束流孔22连接，以使输入耦合腔11与聚束腔21连通。另一个第二束流孔22与一个第三束流孔32连接，以使聚束腔21与加速腔31连通。另一个第三束流孔32与一个第四束流孔42连接，以使加速腔31与输出耦合腔41连通。第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42的横截面相同。可以理解的是，第一束流孔12与第二束流孔22可以完全连接，从而输入耦合腔11中的粒子可以完全进入到聚束腔21中，第二束流孔22与第三束流孔32完全连接，从而聚束腔21中的粒子可以完全进入到加速腔31中，第三束流孔32与第四束流孔42完全连接，从而加速腔31中的粒子可以完全进入到输出耦合腔41。横截面垂直第一方向，横截面为长条状。粒子沿第一方向(如图1所示的上下方向)运动，依次穿过第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42，而第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42的横截面相同，从而形成的粒子流的横截面也与第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42的横截面相同的长条状，也即粒子在输入耦合腔11、聚束腔21、加速腔31、输出耦合腔41中传输时不会改变方向，实现粒子的定向传输，而形成粒子束流为带状或丝状。

本发明实施例提供的一种加速结构包括输入耦合件、聚束件、加速件和输出耦合件，其中，输入耦合件中具有中空的输入耦合腔、与输入耦合腔连通的两个第一束流孔以及与输入耦合腔连通的第一耦合口，粒子通过两个第一束流孔进出输入耦合腔，第一耦合口用于功率馈入；聚束件中具有中空的聚束腔以及与聚束腔连通的两个第二束流孔，粒子通过两个第二束流孔进出聚束腔；加速件中具有中空的加速腔以及与聚束腔连通的两个第三束流孔，粒子通过两个第三束流孔进出加速腔；输出耦合件具有中空的输出耦合腔、与输出耦合腔连通的两个第四束流孔以及与输出耦合腔连通的第二耦合口，粒子通过两个第四束流孔进出输出耦合腔，第二耦合口用于功率馈出。输入耦合腔、聚束腔、加速腔以及输出耦合腔在第一方向上通过第一束流孔、第二束流孔、第三束流孔以及第四束流孔依次连通，且第一束流孔、第二束流孔、第三束流孔以及第四束流孔的横截面均为相同的长条状。本发明实施例通过将第一束流孔、第二束流孔、第三束流孔、第四束流孔的横截面均为相同的长条状，从而使输入耦合腔、聚束腔、加速腔、输出耦合腔形成扁平状的通道，粒子通过该扁平状的通道时会形成与第一束流孔、第二束流孔、第三束流孔、第四束流孔的横截面的形状大致相同的带状或丝状粒子束流，从而不用采用扫描磁铁对电子束进行扩散以及不用对电子束进行不同程度的偏转，简化了加速结构的结构。

在一些实施例中，如图6所示，横截面在长度方向的两端是弧线。长度方向是横截面中尺寸最大的方向，图6所示为图中的左右方向，横截面在左右方向上具有相对的两端，两端为弧线，并向远离孔的方向突出以形成类似跑道的形状，从而第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42的孔壁圆滑过渡，并增大第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42的孔空间，以使更多的粒子通过。

在一些实施例中，如图6所示，横截面的长宽比大于15。横截面的长度方向为横截面中尺寸最大的方向，宽度方向垂直于长度方向，如图6所示，横截面的长为图6中左右方向上的长度，横截面的宽为图6中上下方向上的长度。横截面的长宽比大于15以使第一束流孔12、第二束流孔22、第三束流孔32、第四束流孔42的形状更加扁平，从而形成的粒子束流的宽度更宽，例如，横截面的长可以选400mm，宽可以选20mm，以增加粒子束流占据的宽度范围。

在一些实施例中，如图1所示，聚束件20有多个，多个聚束件20沿第一方向(如图1所示的上下方向)依次连接。多个聚束件20连接，以使多个聚束腔21也依次连接，形成长度较长的粒子聚束通道，从而可以容纳更多的粒子。粒子进入多个聚束腔21连接在一起的聚束通道后会有足够的空间形呈多个平行的粒子束排列并进行一定的加速，从而能不间断的输出粒子束流。

在一些实施例中，如图1所示，加速件30有多个，多个加速件30沿第一方向(如图1所示的上下方向)依次连接。多个加速件30连接，以使多个加速腔31也依次连接，形成长度较长的粒子加速通道，粒子进入多个加速腔31形成的加速通道后会一直加速直至传输出加速腔31。加速腔31的数量可以根据粒子需要加速到的目标速度进行选择，例如，加速件30可以是5个，若要更进一步的提高粒子的速度，也可以将加速件30设置为8个。多个加速件30的设置，可以进一步的提高粒子的速度，从而根据加速结构运用的领域去选择加速件30的数量以使粒子加速到目标速度。

在一些实施例中，如图7所示，加速结构1还包括冷却件50，加速结构1对电子进行加速时会产生大量的热量，热量需要及时排出以避免器件过热损坏。冷却件50可以是易导热材料，及时的将加速结构1产生的热量扩散到空气中，降低加速结构1的温度。冷却件50还可以是散热风机，通过产生的风流带走热量。冷却件50绕第一方向(如图7所示的上下方向)环绕聚束件20和加速件30设置，实现对聚束件20和加速件30进行散热处理，聚束件20和加速件30占据的空间较多，产生的热量也较多，那么冷却件50环绕聚束件20和加速件30设置，可以有效散热并使得加速结构1的结构紧凑。

在一些实施例中，结合图1和图7所示，冷却件50具有注水口51和出水口52。冷却件50可以是具有中空的容纳腔53的液冷设备，容纳腔53用于容纳冷却液，冷却液可以是冷水。冷却件50的注水口51用于向容纳腔53中注入冷却液，出水口52用于排出冷却液，例如，当冷却液为冷水的情况下，可以向注水口51不断的注入冷水，冷水吸收加速结构的热量后会升温，升温的水会降低冷却件50对加速结构1的冷却效果，所以可以通过出水口52，将升温的水排出冷却件50。注水口51与出水口52间隔设置，可以有助于冷却液注入到容纳腔53充分吸收热量后排除，提高冷却液的利用率，例如，注水口51可以设置在第一方向上的上方，出水口52可以设置在第一方向上的下方，以使注水口51和出水口52间隔较远距离，从而冷却液从注水口51进入后向第一方向下方流动一定距离后才能从出水口52流出，增强冷却效果。

本发明实施例还提供一种辐射加速结构，如图8所示，包括：

上述任一项的加速结构1、电子枪60、钛膜44、射频功率组件70。

结合图1和图8所示，电子枪60紧贴远离聚束件20的第一束流孔12设置。电子枪60为带状注电子枪，也可为丝状电子枪，，与第一束流孔12的横截面的形状大致相同，以便电子枪60与第一束流孔12能完全紧贴，从而电子枪60的射出的电子可以全部通过第一束流孔12全部进入输入耦合腔11。电子枪60可以同时喷射多个电子，多个电子沿扁平状的排列，以便电子能平行的进入到输入耦合腔11中，有助于后续形成多个平行的电子束。

如图8所示，钛膜44位于加速结构1中输出耦合件40远离加速件30的一端，以封闭一个第四束流孔42。输出耦合腔41与两个第四束流孔42连通，其中，一个第四束流孔42用于接收加速腔31输出的粒子，另一个用于输出输出耦合腔41中的粒子。钛膜44设置在用于输出粒子的第四束流孔42处，从而能封闭该第四束流孔42。钛膜44和电子枪60两者分别封闭加速结构1与外界连通的第一束流孔12和第四束流孔42，以使输入耦合腔11、聚束腔21、加速腔31、输出耦合腔41形成全封闭的真空通道，电子在该真空通道中加速后穿过钛膜44射出，而功率能量则不会穿过钛膜44，从而使加速结构1只能输出加速的电子束流。输出的电子束流为平行出射的带状或丝状电子束流，从而能平行的辐射物品，以使物品均匀的被辐射。若物品的长度与第四束流孔42的开口大致相同，加速结构1射出的带状或丝状电子束流可以完全的辐射到物品上，从而提高了电子束流的辐射利用率，充分利用了电子束流。

射频功率组件70与第一耦合口13连接。输入耦合件10上可以开始与输入耦合腔11连通第一耦合口13，第一耦合口13与射频功率组件70连通，从而可以将功率能量加载到输入耦合腔11中，并可以沿着输入耦合腔11传输到聚束腔21、加速腔31以及输出耦合腔41中，从而电子在输入耦合腔11、聚束腔21、加速腔31、输出耦合腔41传输的过程中能持续的吸收能量进行加速。

本发明实施例提供的辐射加工装置，包括加速结构、电子枪、钛膜以及射频功率组件，其中电子枪与钛膜封闭加速结构，以使输入耦合腔、聚束腔、加速腔、输出耦合腔形成真空的通道，以便电子在该真空的通道中加速。射频功率组件与加速结构中的第一耦合口连接，用于向加速结构中提供加速电场所需的功率。本发明实施例通过设置加速结构，将第一耦合口与射频功率组件连接，向输入耦合腔、聚束腔、加速腔、输出耦合腔中提供加速电场，从而得到平行出射的带状或丝状电子束流，便于均匀的进行辐射，提高了电子束流的利用率。

在一些实施例中，如图8所示，射频功率组件70包括功率源71、传输波导72、输入波导73。功率源71用于提供功率。传输波导72与功率源71连接，用于将功率传输出功率源。输入波导73的一端与传输波导72远离功率源71的一端连接，输入波导73的另一端与第一耦合口13连接，也即传输波导72的一端与功率源连接，另一端与输入波导73连接，从而将功率源71的功率传输到输入波导73，输入波导73通过第一耦合口13将功率输入到输入耦合腔11中，以用于向加速结构1中提供加速电场所需的功率。

在一些实施例中，结合图1和图8所示，辐射加工装置还包括输出波导45和负载46，输出波导45的一端与第二耦合口43连接，输出波导45的另一端与负载46连接。输出耦合件40上开设有与输出耦合腔41连通的第二耦合口43，第二耦合口43与输出波导45连通，以将输出耦合腔41中剩余的功率能量输出输出耦合腔41。负载46通过输出波导45吸收剩余的功率能量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。