电子束 3D 打印电源辐射防护设计

电子束 3D 打印电源在工作时,因高压电子加速过程会产生 X 射线与电磁辐射,不仅威胁操作人员健康,还可能干扰打印系统的控制电路,因此辐射防护设计需兼顾屏蔽效能与设备集成性。
防护设计采用 “分层屏蔽 + 定向抑制” 的复合方案:第一层为金属屏蔽壳体,选用铅合金与镁铝合金复合板材,铅合金厚度根据 GBZ 130-2020 标准设计为 3mm,可屏蔽 99% 以上的 X 射线,镁铝合金则降低整体重量,满足设备轻量化需求;第二层为电磁屏蔽层,采用镀镍铜网与柔性导电布,对 10kHz-1GHz 频段的电磁辐射衰减量达 40dB 以上,有效抑制电源内部开关器件产生的电磁干扰。
在结构布局上,将高压模块与控制模块分区隔离,高压模块采用密封式腔体设计,腔体连接处采用导电衬垫实现无缝屏蔽;控制线缆采用双层屏蔽线,且在入口处加装磁环,进一步削弱辐射耦合。通过辐射剂量检测仪测试,在电源额定工作状态下,设备周围 1m 处的 X 射线剂量率小于 0.5μSv/h,电磁辐射强度符合 GB 8702-2014《电磁环境控制限值》要求。该防护设计已应用于电子束 3D 打印设备,在保障人员安全的同时,使打印过程中控制电路的信号干扰率降低至 2% 以下,提升打印过程稳定性。