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冷链食品包装箱表面消毒灭菌小型电子帘加速器的研制

李中平 杨敏 宗阳 曹树春 申晓康 韩芳兵 张科武

李中平, 杨敏, 宗阳, 等. 冷链食品包装箱表面消毒灭菌小型电子帘加速器的研制[J]. 强激光与粒子束, 2023, 35: 084002. doi: 10.11884/HPLPB202335.220303
引用本文: 李中平, 杨敏, 宗阳, 等. 冷链食品包装箱表面消毒灭菌小型电子帘加速器的研制[J]. 强激光与粒子束, 2023, 35: 084002. doi: 10.11884/HPLPB202335.220303
Li Zhongping, Yang Min, Zong Yang, et al. Development of small electron curtain accelerator for sterilization of the surface of packing case in food cold chain[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2023, 35: 084002. doi: 10.11884/HPLPB202335.220303
Citation: Li Zhongping, Yang Min, Zong Yang, et al. Development of small electron curtain accelerator for sterilization of the surface of packing case in food cold chain[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2023, 35: 084002. doi: 10.11884/HPLPB202335.220303

冷链食品包装箱表面消毒灭菌小型电子帘加速器的研制

doi: 10.11884/HPLPB202335.220303
基金项目: 国防科工局核能开发科研项目(HNKF2021001)
详细信息
    作者简介:

    李中平,lzp@impcas.ac.cn

  • 中图分类号: TL503.1

Development of small electron curtain accelerator for sterilization of the surface of packing case in food cold chain

  • 摘要: 研制了冷链食品包装箱表面辐照消毒灭菌成套装置,重点针对装置的核心部件小型电子帘加速器进行设计和调试,应用E-gun电子束轨迹跟踪程序对加速器的束流光学进行了计算,合理设计了栅极和聚焦极形状,获得了对束流包络的理想控制,应用多物理场仿真软件CST进行高压结构优化,使电子帘阴极表面高压区电场分布均匀,降低了打火几率。对电子帘加速器进行了整机调试,针对调试中出现的高压打火现象进行了分析,并给出了结构优化设计方案,使得最终调试主要技术参数达到了140 keV/20 mA,束流不均匀度小于10%。通过了连续8 h稳定性运行测试,达到了工业加速器辐照应用标准。
  • 图  1  冷链食品表面辐照消毒装置

    Figure  1.  Radiation device for sterilization of the packing box surface

    图  2  冷链消毒用电子帘加速器主体

    Figure  2.  Main part of electron curtain accelerator

    图  3  E-gun计算的电子帘横截面处的束流包络

    Figure  3.  Envelope of electron beam computed by E-gun code

    图  4  电子帘腔体内部电场分布仿真图

    Figure  4.  Electric field distribution of the cathode surface

    图  5  瓷锥放电点实物图

    Figure  5.  Arcing point on the ceramic surface

    图  6  压紧法兰与陶瓷锥间隙之间的场强分布图

    Figure  6.  Electric field distribution in gap between flange and ceramic body

    图  7  结构优化后的电场分布图

    Figure  7.  Electric field distribution after the structure optimization

    图  8  结构优化前后放电趋势比较图

    Figure  8.  Curve graph of discharge trend before and after structure optimization

    图  9  薄膜辐照变色宽度图

    Figure  9.  Picture of irradiation film discoloration

    图  10  能量稳定曲线

    Figure  10.  Curve graph of energy stabilization

    图  11  束流稳定曲线

    Figure  11.  Curve graph of beam current stabilization

    表  1  电子帘横向剂量测试数据

    Table  1.   Data of dose test of electron curtain accelerator in horizontal direction

    No. dose/kGy
    1 14.0
    2 14.1
    3 14.5
    4 14.6
    5 15.8
    6 15.2
    7 15.0
    8 14.6
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-01-13
  • 修回日期:  2023-04-26
  • 录用日期:  2023-05-16
  • 网络出版日期:  2023-05-19
  • 刊出日期:  2023-08-15

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