本实用新型专利技术公开了一种应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光装置。本装置包括电机、固定工装和支撑工装；其中所述固定工装用于固定轮辐腔，所述固定工装上设有一大轮盘，该大轮盘的旋转轴与轮辐腔同轴；所述支撑工装包括一底座，该底座上设有一对轴孔，该大轮盘的轴穿过该对轴孔，实现所述支撑工装与所述固定工装的连接；电机的小轮盘通过环带带动该大轮盘旋转，实现轮辐腔自转。本实用新型专利技术能有效去除轮辐腔外导体上的缺陷，提高轮辐腔低温超导时的射频性能。射频性能。射频性能。
【技术实现步骤摘要】
一种应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光装置
[0001]本技术涉及加速器
，具体涉及到一种应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光装置。
技术介绍
[0002]轮辐腔是质子加速器中的一种常用射频超导加速结构。由于其射频工作频率低 (300
‑
350MHz)、物理尺寸大(直径500
‑
600mm)，制造加工难度大，制造完成后的轮辐腔常存在微波面缺陷的情况。微波面的缺陷会明显降低轮辐腔在低温超导时的射频性能，发生热致失超，场致发射等问题。
[0003]轮辐腔根据加速粒子速度的不同，有多种结构，如图1所示，分为单轮辐腔、双轮辐腔和多轮辐腔。
[0004]轮辐腔的内表面为微波面。微波面上的缺陷，如小坑、划痕、毛刺等，会极大程度降低轮辐腔的低温超导射频性能，使腔的无载品质因素和加速梯度降低。其缺陷大多来自于制造过程中的真空电子束焊接、机械加工、冲压成型等加工手段产生。同时，腔体加工完成后，表面处理过程中的不规范操作也有可能损伤腔的微波面。目前，轮辐腔除机械抛光，如使用直磨机，砂纸等伸入腔内手动打磨缺陷，没有有效去除微波面缺陷的表面处理技术。
[0005]一种应用于有多个加速间隙椭球腔的滚磨抛光方法在过去被提出。椭球腔结构如图2所示。其运行频率较高(1.3GHz)，物理尺寸较小(直径80
‑
100mm)。
[0006]应用于椭球腔的滚磨抛光方法如图3所示，椭球腔自转的同时也在公转，公转为磨料提供离心力，椭球腔自转使腔内微波面能够被均匀抛光。公转与自转方向相反，公转与自转旋转速度一致，约为100转每分钟。椭球腔的滚磨抛光需要同时公转和自转的主要原因是椭球腔的物理尺寸较小，需要公转为磨料提供离心力以有效抛光。磨料填充椭球腔内空间2/3以上。
[0007]应用于椭球腔的滚磨抛光大多分为四个阶段：
[0008]1、初始抛光。磨料：斜三角(棕刚玉，长15mm，宽15mm)+洁净水+研磨液。研磨时间：根据抛光厚度需要，约8h。
[0009]2、粗抛光。磨料：树脂圆锥(直径10mm，高度10mm)+洁净水+研磨液。研磨时间：约 15h。
[0010]3、细抛光。磨料：木块+98％纯度氧化铝粉末(15μm)+洁净水。研磨时间：约30多小时。
[0011]4、精抛光。磨料：40nm的二氧化硅抛光液+木块。研磨时间：约40多小时。
[0012]对于制造完成的轮辐腔，目前尚无高效的方法能够完全去除腔内微波面的表面缺陷，使腔内微波面的粗糙度变好，获得更高的表面质量。当腔有足够大和足够多的开孔时，可以通过手动抛光定点去除腔内缺陷，这种办法需要用内窥镜找到缺陷位置，然后使用砂纸或直磨机手动打磨，效率低下。同时对于轮辐腔的设计，大多轮辐腔，特别是多柱轮辐腔无法具有足够多尺寸较大的开孔，因此无法通过手动抛光的方法有效去除缺陷。此外，部分
缺陷尺寸较小，无法通过内窥镜观察发现。
技术实现思路
[0013]针对现有技术中存在的问题，本技术的目的在于提供一种应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光方法及装置。本技术将滚磨抛光的方法应用在轮辐腔上，结合轮辐腔的物理特性，设计了特定的滚磨抛光方式，有效去除了轮辐腔外导体上的缺陷，提高了轮辐腔低温超导时的射频性能。
[0014]轮辐腔由于运行频率低(300
‑
350MHz)，物理尺寸大(直径400
‑
600mm)，腔体质量大(约 80kg)；如果对其采用带公转和自转的设备尺寸将会巨大，同时还需要很强的离心力约束能力，对设备要求高，因此国内外均无轮辐腔的滚磨抛光。本技术对轮辐腔进行滚磨抛光方法是结合轮辐腔的物理特性，将只有自转的滚磨抛光方法应用在轮辐腔上。轮辐腔的滚磨抛光流程包括轮辐腔滚抛时的磨料选择，磨料填充量，滚抛流程及滚抛前后的技术细节。本技术取消了传统超导腔滚磨抛光采用公转加自转的技术，仅使用轮辐腔自身的旋转为磨料提供离心力，因此只具有自转；同时由于轮辐腔的滚磨抛光常用于修复轮辐腔的微波面损伤，因此本技术提出不需要进行传统超导腔滚磨抛光的初始抛光，避免了超导腔在滚磨抛光中受较粗磨料损伤的可能。
[0015]本技术的轮辐腔的滚磨抛光装置结构包括轮辐腔的固定方式，滚磨抛光的旋转方式。
[0016]本技术的技术方案为：
[0017]一种应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光装置，其特征在于，包括电机、固定工装和支撑工装；其中所述固定工装用于固定轮辐腔，所述固定工装上设有一大轮盘，该大轮盘的旋转轴与轮辐腔同轴；所述支撑工装包括一底座，该底座上设有一对轴孔，该大轮盘的轴穿过该对轴孔，实现所述支撑工装与所述固定工装的连接；所述电机的小轮盘通过环带带动该大轮盘旋转，实现轮辐腔自转。
[0018]进一步的，所述轮辐腔为单轮辐腔、双轮辐腔或多轮辐腔。
[0019]进一步的，所述电机的小轮盘通过环带带动该大轮盘旋转，依次驱动所述轮辐腔自转滚磨粗抛、自转滚磨细抛和自转滚磨精抛。
[0020]进一步的，所述轮辐腔自转滚磨粗抛时，轮辐腔内填充的磨料为：洁净水+抛光液+树脂圆锥磨料。
[0021]进一步的，所述轮辐腔自转滚磨细抛时，轮辐腔内填充的磨料为：洁净水+800目纯度98％以上的氧化铝粉末+边长5mm木方。
[0022]进一步的，所述轮辐腔进行自转滚磨精抛时，轮辐腔内填充的磨料为：洁净水+40nm的二氧化硅抛光液+边长5mm木方。
[0023]相较于现有技术，本技术具有如下优点：
[0024]本技术取消了公转的超导腔滚磨抛光、去除了可能损伤超导腔微波面的初始抛光，并首次提出将改进后的滚磨抛光技术应用在轮辐腔上；主要通过滚磨抛光的方法，高效、均匀的去除轮辐腔外导体微波面部分即腔强磁场区的缺陷，改善粗糙度，提高轮辐腔在低温超导时的射频性能。
[0025]本技术克服了轮辐腔加工完成后微波面表面缺陷去除难的缺点；对轮辐腔外
导体部分进行全面、均匀的打磨。去除了手动打磨需要先找到缺陷位置的缺点，对需要一定去除量(如10
‑
20μm)的打磨时，打磨效率高。
[0026]本技术在325MHz的双轮辐柱轮辐腔上进行了应用，并在2K低温测试中，将双轮辐柱轮辐超导腔的最高加速梯度从13.8MV/m提升至16.1MV/m，最高峰值磁场从120mT提升至140.1mT。
附图说明
[0027]图1为不同结构的轮辐腔；
[0028](a)单轮辐柱轮辐腔，(b)双轮辐柱轮辐腔，(c)多轮辐柱轮辐腔。
[0029]图2为不同加速间隙的椭球腔；
[0030](a)单加速间隙椭球腔，(b)多加速间隙椭球腔。
[0031]图3为椭球腔的滚磨抛光原理。
[0032]图4为双轮辐腔的滚抛原理。
[0033]图5为轮辐腔的滚磨抛光流程图。
[0034]图6为双轮辐腔的滚磨抛光装置简易结构。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光装置，其特征在于，包括电机、固定工装和支撑工装；其中所述固定工装用于固定轮辐腔，所述固定工装上设有一大轮盘，该大轮盘的旋转轴与轮辐腔同轴；所述支撑工装包括一底座，该底座上设有一对轴孔，该大轮盘的轴穿过该对轴孔，实现所述支撑工装与所述固定工装的连接；所述电机的小轮盘通过环带带动该大轮盘旋转，实现轮辐腔自转。2.如权利要求1所述的应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光装置，其特征在于，所述轮辐腔为单轮辐腔、双轮辐腔或多轮辐腔。3.如权利要求1所述的应用于轮辐式超导腔的滚磨抛光装置，其特征在于，所述电机的小轮盘通过环带带动该大轮盘旋转，依...
【专利技术属性】
技术研发人员：周全，贺斐思，潘卫民，翟纪元，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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