一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体制造技术

本发明专利技术提供了一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体，包括半圆形外壳、半圆形加速电极Dee盒、粗调结构、细调结构和馈电结构，加速电极Dee盒设置在半圆形外壳内部，且电极Dee板的外周与半圆形外壳之间有间隙，粗调结构和细调结构分别位于半圆形外壳的两侧，粗调结构包括调谐杆，粗调圆筒和粗调短路片，细调结构包括细调圆筒和细调短路片，馈电结构为高频腔体传输高频能量，加速电极Dee盒提供离子加速电压，半圆形腔体外壳与电极的间隙提供离子加速高频电场，移动相应的短路片来调节高频腔体电磁场工作频率。本发明专利技术既可满足多离子变能量工作模式对频率调谐范围的要求，又可解决腔体频率调谐结构与磁铁线圈之间的干涉问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体
本专利技术属于粒子加速器领域，尤其是涉及一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体。
技术介绍
加速器的高频腔体主要由加速腔及频率调谐结构组成，频率调谐结构的作用是改变高频腔体的工作频率，以适应不同离子的不同加速能量需求。频率调谐结构分粗调结构及细调结构，粗调结构一般为圆筒状，粗调结构一般沿加速器腔体扇形面法向分量放置，细调结构为片状插入式，一个典型的三次谐波模式双调谐结构回旋加速器高频腔体结构如图1所示。为了满足多离子变能量状态要求，也就是使得多种不同离子在回旋加速器中加速至指定能量状态的要求，高频腔体的工作频率需要具有较宽的调谐范围，因此高频腔体的调谐结构的物理尺寸往往较为庞大，否则难以达到符合要求的宽频带调谐指标。无磁扼方案的线圈结构经重新设计后，其结构与有磁扼结构差异较大，磁铁线圈结构常覆盖整个高频腔体上方。这意味着，实现高温超导无磁扼的线圈结构将与实现多离子变能量高频腔体庞大的频率调谐结构构成干涉，即由于空间不足，无法同时放置线圈及频率调谐结构。这一问题给高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器的高频腔体设计工作带来困难。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体，本专利技术提出的基于调谐结构侧面加载技术的基波模式半圆形高频腔体结构既可满足多离子变能量工作模式对频率调谐范围的要求，又可解决腔体频率调谐结构与磁铁线圈之间的干涉问题，为基于高温超导无磁扼技术的多离子变能量回旋加速器高频腔体设计指明了方向。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体，包括半圆形外壳、加速电极Dee盒、粗调结构、细调结构和馈电结构，所述加速电极Dee盒为半圆形，所述加速电极Dee盒设置在半圆形外壳的内部，且加速电极Dee盒的外周与半圆形外壳之间设有间隙，所述粗调结构和细调结构分别位于半圆形外壳的两侧，所述的粗调结构包括调谐杆，粗调圆筒和粗调短路片，所述的粗调圆筒的一端与半圆形外壳相连，所述的调谐杆放置于粗调圆筒内，调谐杆的一端穿过半圆形外壳与加速电极Dee盒相连，所述的粗调短路片连接调谐杆和粗调圆筒，所述的粗调短路片在粗调圆筒内滑动设置，所述的细调结构包括细调圆筒和细调短路片，所述的细调圆筒的一端与半圆形外壳相连，所述的细调短路片滑动设置在细调圆筒内，所述馈电结构自半圆形外壳边缘处伸入高频腔体内；所述馈电结构为同轴线结构，为高频腔体传输高频能量，所述加速电极Dee盒提供离子加速所需电压，半圆形外壳与加速电极Dee盒的间隙提供离子加速所需的高频电场，通过移动粗调结构的粗调短路片和移动细调结构的细调短路片来调节高频腔体电磁场工作频率。进一步的，所述馈电结构包括馈电电容、内芯和外层导体，所述外层导体与半圆形外壳相连，所述内芯放置于外层导体围成的空间中并与馈电电容相连，所述馈电电容放置在加速电极Dee盒和半圆形外壳之间的空间中。进一步的，所述粗调短路片和细调短路片分别由一驱动电机带动移动。进一步的，所述回旋加速器高频腔体工作于基波状态。进一步的，所述粗调结构和细调结构对称布置在半圆形外壳的两侧。进一步的，所述加速电极Dee盒由陶瓷底座支撑。相对于现有技术，本专利技术所述的一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体具有以下优势：(1)在不改动磁铁线圈结构的基础上，本专利技术将频率调谐结构置于高频腔体侧面，有效解决线圈与高频腔体频率调谐结构之间的干涉问题；(2)本申请提出一种工作于基波模式而非高次谐波(如三次谐波)的半圆形高频腔体结构，可将中心频率降低，降低了对调谐结构的调谐范围要求；因此，大大降低了粗调结构的设计难度及尺寸；(3)本专利技术通过设置圆筒+短路片的细调结构，短路片现有的调谐片对电容的影响更为明显，相比常规方案其调谐能力更强，弥补调谐范围侧面放置之后调谐能力降低的缺陷；(4)本专利技术提出的基于调谐结构侧面加载技术的基波模式半圆形高频腔体结构既可满足多离子变能量工作模式对频率调谐范围的要求，又可解决腔体频率调谐结构与磁铁线圈之间的干涉问题，为基于高温超导无磁扼技术的多离子变能量回旋加速器高频腔体设计指明了方向。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为现有三次谐波模式双调谐结构回旋加速器高频腔体结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体的俯视结构示意图；图3为粗调结构局部俯视剖面图；图4为细调结构局部俯视剖面图；图5为馈电结构局部俯视剖面图。附图标记说明：1-半圆形外壳，2-加速电极Dee盒，3-粗调结构，4-细调结构，5-馈电结构，6-粗调圆筒，7-粗调短路片，8-调谐杆，9-细调圆筒，10-细调短路片，11-馈电电容，12-内芯，13-外层导体。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图2-图5所示，一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体，包括半圆形外壳1、加速电极Dee盒2、粗调结构3、细调结构4和馈电结构5，所述加速电极Dee盒2为半圆形，所述加速电极Dee盒2设置在半圆形外壳1的内部，且加速电极Dee盒2的外周与半圆形外壳1之间设有间隙，所述粗调结构3和细调结构2分别位于半圆形外壳1的两侧，所述的粗调结构3包括调谐杆8，粗调圆筒6和粗调短路片7，所述的粗调圆筒6的一端与半圆形外壳1相连，所述的调谐杆8放置于粗调圆筒6内，调谐杆8的一端穿过半圆形外壳1与加速电极Dee盒2相连，所述的粗调短路片7连接调谐杆8和粗调圆筒6，所述的粗调短路片7在粗调圆筒6内滑动设置，所述的细调结构4包括细调圆筒9和细调短路片10，所述的细调圆筒9的一端与半圆形外壳1相连，所述的细调短路片10滑动设置在细调圆筒9内，所述馈电结构5自半圆形外壳1边缘处伸入高频腔体内；所述馈电结构5为同轴线结构，为高频腔体传输高频能量，所述加速电极Dee盒2提供离子加速所需电压，半圆形外壳1与加速电极Dee盒2的间隙提供离子加速所需的高频电场，通过移动粗调结构3的粗调短路片7和移动细调结构4的细调短路片10来调节高频腔体电磁场工作频率。馈电结构5包括馈电电容11、内芯12和外层导体13，所述外层导体13与半圆形外壳1相连，所述内芯12放置于外层导体13围成的空间中并与馈电电容11相连，所述馈电电容11放置在加速电极Dee盒2和半圆形外壳1之间的空间中，不与加速电极Dee盒2和半圆形外壳1直接相连。本回旋加速器高频腔体工作于基波状态。粗调短路片7和细调短路片10分别由一驱动电机带动移动。粗调结构3和细调结构4对称布置在半圆形外壳1的两侧。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体，其特征在于：包括半圆形外壳(1)、加速电极Dee盒(2)、粗调结构(3)、细调结构(4)和馈电结构(5)，所述加速电极Dee盒(2)为半圆形，所述加速电极Dee盒(2)设置在半圆形外壳(1)的内部，且加速电极Dee盒(2)的外周与半圆形外壳(1)之间设有间隙，所述粗调结构(3)和细调结构(2)分别位于半圆形外壳(1)的两侧，所述的粗调结构(3)包括调谐杆(8)，粗调圆筒(6)和粗调短路片(7)，所述的粗调圆筒(6)的一端与半圆形外壳(1)相连，所述的调谐杆(8)放置于粗调圆筒(6)内，调谐杆(8)的一端穿过半圆形外壳(1)与加速电极Dee盒(2)相连，所述的粗调短路片(7)连接调谐杆(8)和粗调圆筒(6)，所述的粗调短路片(7)在粗调圆筒(6)内滑动设置，所述的细调结构(4)包括细调圆筒(9)和细调短路片(10)，所述的细调圆筒(9)的一端与半圆形外壳(1)相连，所述的细调短路片(10)滑动设置在细调圆筒(9)内，所述馈电结构(5)自半圆形外壳(1)边缘处伸入高频腔体内；/n所述馈电结构(5)为同轴线结构，为高频腔体传输高频能量，所述加速电极Dee盒(2)提供离子加速所需电压，半圆形外壳(1)与加速电极Dee盒(2)的间隙提供离子加速所需的高频电场，通过移动粗调结构(3)的粗调短路片(7)和移动细调结构(4)的细调短路片(10)来调节高频腔体电磁场工作频率。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体，其特征在于：包括半圆形外壳(1)、加速电极Dee盒(2)、粗调结构(3)、细调结构(4)和馈电结构(5)，所述加速电极Dee盒(2)为半圆形，所述加速电极Dee盒(2)设置在半圆形外壳(1)的内部，且加速电极Dee盒(2)的外周与半圆形外壳(1)之间设有间隙，所述粗调结构(3)和细调结构(2)分别位于半圆形外壳(1)的两侧，所述的粗调结构(3)包括调谐杆(8)，粗调圆筒(6)和粗调短路片(7)，所述的粗调圆筒(6)的一端与半圆形外壳(1)相连，所述的调谐杆(8)放置于粗调圆筒(6)内，调谐杆(8)的一端穿过半圆形外壳(1)与加速电极Dee盒(2)相连，所述的粗调短路片(7)连接调谐杆(8)和粗调圆筒(6)，所述的粗调短路片(7)在粗调圆筒(6)内滑动设置，所述的细调结构(4)包括细调圆筒(9)和细调短路片(10)，所述的细调圆筒(9)的一端与半圆形外壳(1)相连，所述的细调短路片(10)滑动设置在细调圆筒(9)内，所述馈电结构(5)自半圆形外壳(1)边缘处伸入高频腔体内；
所述馈电结构(5)为同轴线结构，为高频腔体传输高频能量，所述加速电极Dee盒(2)提供离子加速所需电压，半圆形外壳(1)与加速电极Dee盒(2)的间隙提供离子加速所需的高频电场，通过移动粗调结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晚，郝焕锋，蒋洪平，刘剑利，张健，张韬，陈启明，韩正男，姚庆欢，李忠宇，李振宇，窦彦昕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23