西门子加速器电子枪灯丝电压优化

一般在新的加速管出厂前,电子枪灯丝的电压已完成校准、调试和安装,但是在长时间的运行下,电子枪会由于老化导致发射本能不断减弱,会导致加速器计量率的漂移和下降,这种情况下就需要对灯丝进行电压优化,这对保证稳定准确的剂量输出具有很重要的作用。

如果电压值过低,注入加速波导管的电子数目过少,导致INJI不稳定,电压值过高,影响电子枪的工作寿命,所以在设置电压时必须找到满足电流脉冲INJI稳定时的电压最小值。

1.准备6MV X线,进入维修模式,屏蔽剂量相关连锁;
2.连接示波器来监测INJI的波形,然后设置INJI值到100mA;
3.关闭RF dirver,关闭K1-CB1和RF modulator;
4.将机架旋转到270℃;
5.确保注入器电压处于关闭状态,然后关闭高压启动开关;
6.把万用表连接到X12和X13,旋转R11去降低灯丝电压到4.0V,如果电压不能降低到4.0V,设置R11到最低的电压;
7.断开DMM;
8.打开高压启动;
9.开始出束;
10.关闭射线,直到注入器能安全接触。将万用表与X12和X13连接。顺时针转动R11,每次增加0.1V,然后断开万用表准备出束,此时记下INJI电流和电子枪灯丝电压。一直重复此操作直到INJI总数不变。

为了确保电子枪能更稳定地工作,制作肖特基图能确定提供加速管阴极稳定工作的电子枪灯丝的最低电压,这样能带来最理想的阴极使用寿命。

加速器和电子枪灯丝

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加速器电子枪灯丝接地故障

电子枪灯丝机器在运行状态中,在控制台监测面板上测得加速管电子枪灯丝电压正常。机器在治疗状态时,从示波器上观察磁控管电流MAG CU正常,在控制台监测面板上测得加速管电子枪电压比常值要高。从中可以看出,故障可能出现在加速管或灯丝组件上。打开机架外壳,对加速管灯丝组件及灯丝电压进行检查。发现一个灯丝引线与灯丝组件脱焊,有可能是虚焊导致的。将其焊好后,机器还是无法出束,而且故障现象还是照样。再对灯丝组件进行检查,发现灯丝引线又发生脱焊。将引线再次焊好,在开关开的状态下进行观察。4分钟后,引线再次脱焊。再次焊好后,测量灯丝两端的电压只有2.7V,而电阻R1,R2上的电压分别为5.5V,但是正常情况下应该只有2.4V。由此看出,故障时灯丝组件R1,R2上的电压是正常电压值的2倍多。而电流与电压是正比关系,所以灯丝的电流也就比正常的多出2倍。

又是什么造成灯丝电流过大呢?首先查看灯丝(包括引线)接地。先测量引线对地电阻,检测到只有2.5 kΩ,正常状态应该是无穷大。这表明枪灯丝对地绝缘不好。其原因除了加速管电子枪灯丝对管壳绝缘不好外,还有可能引线击穿老化造成。为了进一步检查,取下加速管电子枪上方的贫轴块和铅屏蔽,露出引线端子,检查引线完好无损,那么灯丝接地故障的原因可判定为电子枪内部出现问题。

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水热法制备三氧化钨纳米线

三氧化钨纳米片、纳米线、纳米颗粒近年来,对于各种低维纳米结构的三氧化钨的研究不断进行,如一维的纳米线与纳米管、二维的纳米片等。由于它们具有较高的比表面积,以及某一特定方向的尺寸与Debye长度相比拟,这些低维的纳米结构氧化钨与微米结构或薄膜结构材料相比,具有更佳的性能,特别是在提升气敏传感器的气体敏感性、缩短响应时间、降低反应温度等,和提高光学特性,如具有热致变色、光致变色、电致变色、气致变色等特性,展现出巨大的优势。
 
水热法是制备纳米晶材料的一种常用方法,它的显著优点是所需要的实验设备简单、成本低廉,一般不需要高温热处理就能得到结晶产物,并且可以实现批量生产。另外,水热合成的密闭条件有利于进行那些对人体健康有害的有毒反应体系,减少环境污染。文章介绍一种利用水热法制备三氧化钨纳米线的方法,其步骤如下:
1. 将适量钨酸钠溶于一定量的去离子水中,配制成重量比为1. 5〜8. 0%的钨酸钠溶液,在冰水浴中磁力搅拌1小时,形成无色透明的钨酸钠溶液;
2. 将适量3M/L的盐酸缓慢滴加到所制得的钨酸钠溶液中并不断搅拌1.5小时,形成淡黄色胶束溶液,将该胶束溶液以4000转/分钟的速度离心分离20分钟;
3. 将离心分离后的产物均匀分散到适量11.5M/L的硫酸钾溶液中形成混合溶液,并取80毫升该混合溶液转入100毫升反应釜中,在180〜270°C下进行水热反应12〜120小时;
4. 将水热产物用去离子水和无水酒精反复洗涤,而后在70°C的空气中干燥12 小时,获得具有高比表面积且能在450°C以下保持稳定的六方相三氧化钨纳米线。
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WO3基NH3气敏传感器

NH3气敏传感器氨气(NH3)是一种无色的气体,有强烈的刺激性气味,易被液化成无色的液氨,液氨可以用作制冷剂。氨气是一种重要的化工气体,用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等;具有强烈的还原性,可以用作脱硝催化反应中的还原剂;另外,它在催化剂存在的情况下可被氧化成一氧化氮。氨气可以由氮和氢直接合成而制得,能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡。
 
氨气的强烈刺激性气味是可靠的有害浓度报警信号,但由于嗅觉疲劳,在该工作环境中长期接触的人员对低浓度的氨会难以察觉,而无法意识到自己身陷险境。所以,采用一些特殊的措施来解决这一难题是很有必要的。NH3气敏传感器是一种用于检测空气中氨气浓度的装置,WO 3是一种具有良好发展前景的气敏材料,可以用于检测氨气、硫化氢、二氧化氮等有毒有害气体。
 
1992年,自Maekawa等研究了Au掺杂WO3敏感膜对空气中的氨气的敏感特性之后,几年内,人们对WO 3基NH3气敏传感器的研究一直处于低迷状态,直到2000年之后,对其研究才又开始活跃起来。对WO 3基NH3气敏传感器的一些研究成果如下:
1. 采用电纺丝法制备WO 3纳米纤维,并研究这种纳米纤维在350°C的温度下对50~500ppm的氨气的响应特性,得出其对氨气响应速度快(<20秒)的结论;
2. 在WO 3厚膜的表面覆盖一层铂催化的Si-Nb层,不仅能加快对NH3的响应,而且其响应时间也得到了缩短;
3. 采用Au和三氧化钼为添加剂,制备WO 3基氨敏传感器,实验表明,这种传感器具有很好的耐高温性和灵敏度,甚至可以在400°C的温度下操作,而对氨气的检测极限可达1ppm;
4. 采用浸渍涂覆法在Si基板上制备三氧化钨敏感膜,这种敏感膜在250~350°C范围内对氨敏感;在300°C时敏感度达到最高,且响应时间为15秒,并且对乙醇、甲烷、丙酮和水蒸汽具有选择性。
 
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硬质合金直流喷嘴与扇形喷嘴

硬质合金直流喷嘴也被称为硬质合金柱形喷嘴,其是最为常见的一种喷嘴类型。其是在充分吸收传统喷嘴、喷枪的优点上,进行内部结构改造而研制成功的一种新型喷嘴。它不但能够喷射出充实的柱式射流,还能够形成伞形覆盖水流,在消防用具上扮演着重要角色。另外,在泥厂篦冷机冷却系统中也经常使用这一类型的喷嘴。直流喷嘴科学的结构优化设计、精密的加工工艺使得需雾化压力低,效果更好,也更加节能。在0.3MPa就能雾化,雾滴直径为60-80微米,确保了雾滴在最短的时间充分蒸发,避免了挂壁现象的发生。为了方便喷嘴清理,新型的直流喷嘴在内部结构上也进行了改进,改变了传统压力式喷嘴容易堵塞且维护费用较高的情况,给现场的操作使用和维护到来了极大的方便。

而硬质合金扇形喷嘴所形成喷雾形状呈扇形,是经过精细加工的导流平面使得喷雾形成均匀且具有高冲击力的扇形。其具有较大的喷雾通道且较为通畅,在很大程度上减少了堵塞的现象。由于重力因素,会产生“边缘效应”, 即喷雾的扇形剖面产生逐渐变细的边缘喷雾颗粒细小均匀,喷雾颗粒大小中等在多个喷嘴进行布置时,需要有25%~30%的重叠部分,以使整个方向上的排布均匀。此外,采用多种角度的扇形喷雾喷雾水流均匀,液滴大小中等采用单元组合式连接方式,为了方便安装和更换可加装过滤网,易于清洗。其被广泛运用于化学污垢的清理,如金属加工、油渍污渍、喷雾涂层、清洗冷却等。

硬质合金直流喷嘴与扇形喷嘴

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硬质合金喷嘴与陶瓷喷嘴对比

早期的喷嘴材料主要以铸铁为主,但是其硬度较低、耐磨耐蚀性较差,使用寿命也相对较短。除了铸铁外,淬火钢和不锈钢也是两种较为常见的金属喷嘴材料,它们的制造工艺相对简单、成本相对低廉,一般适合于一些简单的清洗、除脏作业,而不适合于大型作业。直到上世纪30年代末期,随着磨料喷射技术以及材料科学技术的快速发展,以硬质合金制作内衬的喷嘴才被研发出来。

相比于铸铁喷嘴,硬质合金喷嘴的制造工艺要更为复杂,成本也相对较高,但是其在硬度、强度、耐磨耐蚀性以及使用寿命上都有着很大的提升。尤其是在冲蚀磨损率方面,硬质合金有更好的抗冲蚀性能。但是硬质合金硬度高、韧性低且脆性较大、不易于加工,因而不适合于复杂结构喷嘴的制造。在实际应用中,通常把硬度合金制成环状或块状镶嵌在喷嘴某些磨损严重的部位上,从而改善易发生磨损的部位的耐磨耐蚀性。随着高性能陶瓷材料的出现,喷嘴性能又得到了进一步的改善。高性能陶瓷材料相比于硬质合金材料有更好的耐热性以及断裂韧性,在许多工程领域已经获得了广泛的应用,如切削工具、轴承零件、发动机组件以及冶金、煤矿、化工等行业的耐磨和耐腐蚀零件。在耐冲蚀性能以及使用寿命上,陶瓷喷嘴也远优于普通金属及硬质合金喷嘴。尤其是在使用石英砂、炉渣及金属磨料时,陶瓷喷嘴的抗磨能力可比硬质合金高数倍,但其属于典型的脆性材料,冲击下容易产生裂纹致使材料剥落,因此不适合在强冲击场合下使用。

硬质合金喷嘴

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钨电极材料对电弧性能的影响

钨电极

电弧性能是指电弧的引燃性能、电弧的稳定性、电弧压力与温度的分布特性和电弧的压缩性与方向性等,即电弧的静、动特性。在焊接过程中,钨电极本身的物理化学性能、机械力学性能、化学成分及组织结构都会对电弧性能产生一定的影响,因此了解电极材料对电弧性能的影响,对提高电极焊接性能具有一定的意义。

化学成分的影响
掺杂不同类型、含量的稀土氧化物,钨电极的电弧性能也不同。一般来说三元稀土钨电极的电弧性能优于二元钨电极,优于单元钨电极。另外,稀土氧化物的分布及其高温特性也会对电极的引弧性能和稳定性产生一定的影响。分布均匀、蒸发速率较慢的电极具有较好的引弧性能。

组织结构的影响
钨电极组织结构的完整性和均匀性对电弧性有直接的影响。电极内部如果存在劈裂、分层、微裂纹、空洞、夹杂或者严重的晶粒结构不均匀,则会影响电弧性能,在引弧的过程中会发生断弧、爆弧或漂移等,还会引起导热、导电能力的下降,从而使电极局部产生过热、熔融、变形,降低电极的性能。

物理、机械性能的影响
具有高熔点、高沸点、低蒸气压、良好的导热和导电性、高温强度、抗蠕变性和高再结晶温度的钨电极具有较好的电弧性能。

几何形状的影响
钨电极可以根据不同用途制成不同的形状。电极的形状,尤其是端部的形状及角度对电弧的特性有明显的影响。平端部需要较高的引燃电压、电流,而尖端部需要的引燃电压、电流较低。电极的端部角度小虽然有利于引弧,但是抗变形能力较差,因此电极端部角度的确定应根据具体焊接情况确定适当的角度。

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钨电极化学成分对电弧性能的影响

稀土钨电极

纯钨电极具有较高的电子逸出功,不利于电子流发射,使得电极不能在高负荷状态下工作。为了提高钨电极的应用领域和焊接性能,研制出了不同类型的钨电极,包括钍钨、钨锆、镧钨、钇钨电极等。根据物理学热发射机制下的电流密度公式Je=AT2exp(-eØ/kT)(A为常数,k为玻耳兹曼常数,T为阴极温度,e为电子电量,Ø为功函数)可以知道,当温度相同,eØ的数值越小,则Je数值越大。因此为了减小电极的eØ,会在钨电极材料中添加少量的稀土氧化物。添加不同稀土氧化物的钨电极具有特定的Je值,即具有特定的电弧性能。

同一种稀土钨电极,稀土氧化物含量较高的电极引弧性能较好。另外,稀土氧化物分布的均匀性及扩散迁移的行为也会影响电极的电弧性能。电弧性能的恶化主要因为稀土氧化物的蒸发和分解引起电子发射性能降低导致的。由此可知钨电极的化学成分的种类、含量、分布及其高温特性决定了电弧的引燃性和稳定性。

在焊接过程中,电极会出现Rim现象,即在电极的端部表面会出现环状伞形瘤状物,这种现象能很好的解释电极化学成分对电弧性能的影响。Rim现象的出现主要是因为,电极表面稀土氧化物的含量高于电极的中心部分,因此有利于电极在短时间内引弧,但是在引弧过程中会混入少量的O2或者焊接工艺参数调到短时过负荷状态都有可能出现Rim现象。这是钨电极化学成分在高温下发生变化的结果,这种现象虽然一开始有利于引弧,但是长时间后会导致表层稀土氧化物浓度的贫化,从而降低电极的电弧性能。

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镀铝用钨加热子——真空条件

钨加热子真空蒸发用钨加热子就是在真空中把蒸发物质加热到相当高的温度,使其达到汽化状态,这时蒸发物质以直线轨迹飞向衬底,并在衬底表面凝积成一层薄膜,这个过程就叫做蒸发淀积。为了确保蒸发物质能有效地沉积在荧光屏上,必须使蒸发物质的平均自由程大于蒸发源到衬底的距离。因此蒸发的过程必须在一定的蒸气压下进行。铝具有有延展性,常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。

首先打开镀膜机,将真空室的真空抽到高真空达5×10-5托以上,对蒸发物质进行预熔,然后再打开充氩。蒸发距离为6.5厘米,被蒸镀物质的面积直径为5.5厘米。可以在真空室内电极上面加上一个钟罩和支撑板。这种小面积蒸发镀膜的方法,每次只能镀一个荧光屏。这种方法镀出来的铝的质量比较好,但是效率不高,一次只能镀一个荧光屏,而且镀膜的面积比较小,而且还不均匀。是由于蒸发镀膜距离较低,荧光屏不能承受太高的温度,所以只能快速蒸发。

直接在2×10-1托的真空条件下蒸发镀黑铝。蒸发材料为5条铝,每条长0.8厘米,钨绞丝加热子总长8.5厘米,直径0.5毫米,当蒸发镀膜室的真空达到2×10-1E的时候,先将铝丝进行预熔,然后再向真空室放入空气,将真空度调到2×10-1E。在这样的真空条件下进行蒸发镀膜。

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镀铝用钨加热子——大面积膜层

钨加热子一般真空蒸发的速率,均匀性,膜层厚度和真空蒸发和钨加热子的形状,尺寸都有很大的关系。蒸发源与工件的距离由蒸镀时真空的程度和所需要蒸发膜的厚度等其他因素决定。当蒸发距离为6.5厘米的时候,由于蒸镀距离比较近,膜层会不均匀,并且每次只能镀一个荧光屏,工作效率不够高,且不能满足大面积屏的要求。一般在研究工作中都要求荧光屏的数量要足够多,且黑铝又要求其均匀度要达到标准。所以要把原来的6.5厘米的蒸发距离加大到28厘米,这样蒸发面积的直径就能达到26.5厘米,把所要蒸发的铝条增加6个点,每个点之间的距离控制在0.5厘米,每条铝丝的长度为1.8厘米,钨绞丝加热子的直径为0.7毫米,总长为15厘米。这样就能制备出大面积膜层,且均匀度达标。

黑铝可以用薄膜厚度测量仪和光学薄膜控制仪来测量和控制膜层的厚度。这两种仪器都可以用来测量薄膜的厚度,但是光学薄膜厚度控制仪测量的比较准确。厚度根据管子的试验,采用50%的透过率为最佳,这样的厚度不会影响入射电子能量,也不会影响荧光屏的分辨率。

除此之外,镀膜真空室内要保持清洁,当镀完后要用无水乙醇擦净。真空室内各零件准备下次在用。镀膜时要注意真空度是否稳定,达到所要求的真空度时并选择合适的蒸发速度,最好是快速蒸发,这样蒸镀后的膜层质量好,均匀度好且光泽好。

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WO3基硫化氢气敏传感器

WO3硫化氢气敏传感器硫化氢,分子式为H2S,是一种重要的化学原料,标准状况下是一种易燃的酸性气体,无色,低浓度时有臭鸡蛋气味,有剧毒, 其水溶液为氢硫酸。硫化氢为易燃危化品,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。即使是低浓度的硫化氢,也会损伤人的嗅觉;高浓度时反而没有气味(因为高浓度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经),因而用鼻子作为检测这种气体的手段是致命的。故而,使用一定的检测工具和手段对其浓度进行检测是非常有必要的。
 
硫化氢气敏传感器是用以监测环境空气中硫化氢气体的浓度,传感器一般由两片薄片组成:一片是加热片,另一片是对硫化氢气体敏感的气敏片。WO3基气敏材料被认为是检测硫化氢的最有前景的新型氧化物气敏材料之一。WO3基气敏材料用于检测硫化氢气体最早报道于1990年,当时报道WO3在469K时对0.005%硫化氢具有较高的灵敏度,尽管响应时间较长(达稳定阻值90%的响应时间为7~8分钟),这项成果依然为推动WO3基硫化氢气敏材料的发展做了巨大贡献。而此后,关于WO3基薄、厚膜硫化氢气敏材料的制备、结构、电性能、气敏机理的研究逐渐活跃起来。
 
WO3基气敏传感器对硫化氢气体的作用机理在于,当三氧化钨接触硫化氢之后,引起负电荷载流子数目增大,进而引起n型半导体WO3的电阻下降。另外,有报道表示通过贵金属(Au,Pd,Pt等)的掺杂,其达稳定阻值90%的响应时间可以被缩短至1s以内。由此可见,贵金属掺杂可以极大的提升半导体气敏传感器的灵敏度。
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