一种超导频电四极场加速器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超导频电四极场加速器装置，包括：液氦入口管路、液氦出口管路、功率耦合管路、液氦槽和超导RFQ腔体，所述超导RFQ腔体设置在所述液氦槽内，加压液氦通过液氦入口管路灌入液氦槽并且从液氦出口管路流出，液氦浸没超导RFQ腔体，维持超导RFQ腔体工作所需2K至4K的低温环境。超导RFQ加速梯度大，占据束线长度短，相比常温RFQ腔至少减少一半；损耗低，功率源需求大大减小，是常温腔的十分之一，20KW就足够；运行成本低；建造成本低，相比铜腔建造成本只有一半。建造成本只有一半。建造成本只有一半。

【技术实现步骤摘要】
一种超导频电四极场加速器装置


[0001]本专利技术涉及超导
，特别涉及一种超导频电四极场加速器。

技术介绍

[0002]加速器技术的不断发展，使其拥有了空前的技术革新和广泛的应用前景。
[0003]在离子加速器领域，常温频电四极场(RFQ，Radio Frequency Quadrupole)加速器技术成熟，应用广泛。常温RFQ一般用直线加速器的低能加速段，通过电磁功率产生加速电场，离子受电场力而运动，从而实现对离子横向聚焦和纵向加速的功能。
[0004]常温RFQ腔使用高纯无氧铜加工和焊接而成，受电极间打火现象的限制，存在加速梯度小，为保证足够的加速腔，需要造的很长(8m左右)；常温下腔的射频损耗功率大，需要昂贵的功率源提供功率(通常在300KW)，导致整体运行成本高和体积庞大等问题。为了解决上述问题，需要设计出加速能力更强，结构更优，加工成本更低，能耗更低的加速结构。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种RFQ形状的超导腔结构，同时把超导螺线管集成在同一个液氦槽，提供更强的束流聚焦能力，结构更紧凑。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]一种超导频电四极场加速器装置，包括：液氦入口管路、液氦出口管路、功率耦合管路、液氦槽和超导RFQ腔体，超导RFQ腔体设置在液氦槽内，加压液氦通过液氦入口管路灌入液氦槽并且从液氦出口管路流出，液氦浸没超导RFQ腔体，维持超导RFQ腔体工作所需2K至4K的低温环境。<br/>[0008]还包括：调谐器，调谐器通过挤压超导RFQ腔体的壁体来调谐。
[0009]还包括：超导螺线管，超导螺线管集成在液氦槽中，超导螺线管为离子加速提供聚束作用。
[0010]当超导RFQ腔体完全达到超导温度后，由功率耦合管路馈入微波功率，在超导RFQ腔体中建立起稳定的谐振电磁场，为离子加速提供电磁场。
[0011]在超导RFQ腔体中设置四个翼，四个翼呈对称放射状设置在超导RFQ腔体中。
[0012]超导RFQ腔体的外壁为圆形。
[0013]超导RFQ腔体设置在液氦槽的中心处，超导RFQ腔体的底部通过支架固定在液氦槽的内壁上。
[0014]超导RFQ腔体包括束流管，束流管的一端连接到超导RFQ腔体的侧壁，并且穿过液氦槽的侧板，束流管的另一端设置有法兰，以与外界相连。
[0015]超导RFQ腔体为铌材加工而成。
[0016]液氦槽为铌材加工而成。
[0017]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0018]本专利技术的超导RFQ加速梯度大，占据束线长度短，相比常温RFQ腔至少减少一半；损
耗低，功率源需求大大减小，是常温腔的十分之一，20KW就足够；运行成本低；建造成本低，相比铜腔建造成本只有一半。
[0019]集成在一起的螺线管提供更强的束流聚焦能力，结构更紧凑。
附图说明
[0020]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0021]图1为专利技术实施例的超导RFQ加速器装置三维图；
[0022]图2为本专利技术实施例的超导RFQ加速器装置三维剖视图；
[0023]图3为本专利技术实施例的超导RFQ加速器装置三维轴侧剖视图；
[0024]图4为本专利技术实施例的超导RFQ加速器装置框线图。
[0025]附图中各标记表示如下：
[0026]1、液氦入口管路；2、液氦出口管路；3、功率耦合管路；4、液氦槽外壳；5、支座；6、束流管路；7、超导螺线管；8、翼；9、液氦槽；10、超导RFQ腔体；11、支架；12、协调器。
具体实施方式
[0027]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施方式。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，提供了一种超导频电四极场加速器装置，用于离子的加速。该装置包括：液氦槽9、超导RFQ腔体10和超导螺线管7。
[0029]液氦槽9包括：液氦槽外壳4、液氦入口管路1、液氦出口管路2、支座5。
[0030]液氦槽外壳4、液氦入口管路1、液氦出口管路2由钛材制成；
[0031]超导RFQ腔体10由高纯铌材经过冲压和电子束焊接而成；
[0032]调谐器通过挤压超导RFQ腔体10的壁面达到调谐的目的；
[0033]耦合器通过功率耦合管路3把功率源的射频功率馈入到超导RFQ腔体10中。
[0034]超导RFQ腔体10放置于液氦槽外壳4内。
[0035]一定压力的液氦从液氦入口管路1灌入液氦槽9，在液氦槽9中的液氦能够从液氦出口管路2流出。
[0036]液氦将整个超导RFQ腔体10包裹，维持超导RFQ腔体10工作所需2K或者4K低温环境，超导RFQ腔体在超导态下的射频发热由液氦带走。
[0037]根据一些实施方式，微波功率通过功率耦合管路3馈入，并在超导RFQ腔体中建立起稳定的谐振电磁场，为离子加速提供能量。
[0038]图1为本专利技术实施例的超导RFQ加速器装置的三维模型示意图。
[0039]如图1所示，根据本专利技术的一些实施例，液氦槽9包括液氦槽外壳4、液氦入口管路1、液氦出口管路2和支座5。超导RFQ腔体10包括功率耦合管路3。
[0040]图2为本专利技术实施例的超导RFQ加速器装置的三维模型剖视图。
[0041]如图2所示，根据本专利技术的一些实施例，超导RFQ加速器装置包括液氦槽9和超导RFQ腔体10。
[0042]超导RFQ腔体10包括两个束流管路6和四个翼8。
[0043]图3为本专利技术实施例的超导RFQ加速器装置的三维轴侧剖视图.
[0044]如图3所示，根据本专利技术的一些实施例，超导RFQ腔体10的外壁为圆形，四个翼8呈对称放射状，设置在超导RFQ腔体10的外壁的上、下、左、右四个位置处。
[0045]图4为本专利技术实施例的超导RFQ加速器装置的框线图。
[0046]如图4所示，根据本专利技术的一些实施例，超导RFQ腔体10设置在液氦槽9的中心处，超导RFQ腔体10的底部通过支架11安装于液氦槽外壳4的内表面上。
[0047]超导RFQ腔体10的束流管路6穿过液氦槽外壳4的外壁与外界接口相连。
[0048]超导RFQ腔体10的功率耦合管路3穿过液氦槽外壳4的外壁与外界接口相连。
[0049]如图1所示，一定压力的液氦通过液氦入口管路1通入液氦槽9。
[0050]当液氦槽9中充满液氦以后，液氦能够通过液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导频电四极场加速器装置，其特征在于，包括：液氦入口管路、液氦出口管路、功率耦合管路、液氦槽和超导RFQ腔体，所述超导RFQ腔体设置在所述液氦槽内，加压液氦通过液氦入口管路灌入液氦槽并且从液氦出口管路流出，液氦浸没超导RFQ腔体，维持超导RFQ腔体工作所需2K至4K的低温环境。2.根据权利要求1所述的超导频电四极场加速器装置，其特征在于，还包括：调谐器，调谐器通过挤压所述超导RFQ腔体的壁体来调谐。3.根据权利要求1所述的超导频电四极场加速器装置，其特征在于，还包括：超导螺线管，所述超导螺线管集成在液氦槽中，所述超导螺线管为离子加速提供聚束作用。4.根据权利要求1所述的超导频电四极场加速器装置，其特征在于，当超导RFQ腔体完全达到超导温度后，由功率耦合管路馈入微波功率，在超导RFQ腔体中建立起稳定的谐振电磁场，为离子加速提供电磁场。5.根据权利要求1所述的超导频电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何源，王志军，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：