用于粒子加速器的波导制造技术

本文公开了具有螺旋腔的波导单元。该波导单元具有中心轴线和具有横截面的腔，该横截面的绕中心轴线的旋转位置沿着中心轴线变化。还公开了确定波导单元形状的方法。公开了确定波导单元形状的方法。公开了确定波导单元形状的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于粒子加速器的波导


[0001]本公开涉及波导，特别是用于粒子加速器的波导，本公开涉及设计波导的方法，以及涉及包括波导的粒子加速器。本公开还涉及用于波导的波导单元。

技术介绍

[0002]粒子加速器用于将带电粒子加速至高速。
[0003]线性加速器(特别是用于医疗用途的线性加速器)将带电粒子(例如电子)沿着加速路径通过波导加速到相对速度。波导具有沿加速路径设置的多个谐振腔。将射频(RF)电磁波(在本文中描述为RF能量，其是指电磁波中的能量)施加到波导，该波导在每个腔中提供振荡电场。该场加速电子。
[0004]施加到波导的RF能量用于沿加速路径来加速电子。一些因素限制了可施加到波导的RF能量的量。例如，存在发生故障的点。

技术实现思路

[0005]在所附权利要求中描述了本专利技术的各个方面和特征。
[0006]根据第一方面，提供了螺旋波导单元。螺旋波导由螺旋波导单元组成，螺旋波导单元包括螺旋腔。波导由谐振腔组成，每个谐振腔也可以被称为波导单元。提供了包括螺旋腔的波导，以及包括螺旋腔的波导单元。
[0007]可选地，波导单元还包括中心轴线和具有横向截面的腔，该横向截面的绕轴线的旋转位置沿着轴线变化。横向截面是非圆形的。给定横向截面形状不沿单元的长度变化，但横向截面形状的旋转位置沿单元的长度变化，则横向截面可以被称为固定的横向截面。波导单元的横向截面沿着单元的长度是恒定的形状，只有它的旋转位置沿着单元的长度变化。本专利技术的螺旋波导单元的每个横向截面彼此旋转对称。螺旋波导单元的中心轴线是电子沿其行进的加速轴线，并且可以由z轴来标记。波导单元的长度是一个单元沿加速轴线的距离。该横向截面用于在与被标记为x/y平面的中心轴线正交的平面中限定横向截面(如果z被定义为中心轴线)。该腔可以包括非圆形的横向截面，该横向截面绕中心轴线沿着该轴线螺旋地旋转。该腔可以被称为螺旋腔。
[0008]可选地，波导单元还包括其沿单元长度连续螺旋旋转的横向截面。横向截面形状的旋转位置沿着单元的长度变化，旋转位置的变化是连续的。沿着单元的纵向长度(在z方向上)的每个单元的运动对应于单元的横向截面围绕中心轴线的旋转。旋转率(每长度的旋转量)可以是恒定的，也可以不是恒定的。可选地，旋转率是固定的/恒定的。
[0009]可选地，横向截面沿单元的长度螺旋地旋转180度。也就是说，横向截面的旋转位置沿单元的长度变化180度。横向截面的总体扭转角为180度。
[0010]可选地，横向截面沿单元的长度以固定的旋转率旋转。沿着单元长度的固定旋转率可以被称为扭转率，可以以rad/m或度/m为单位来限定扭转率。
[0011]可选地，扭转率为π/L，其中L为一个腔的长度。沿着单元长度的π/L的恒定扭转率
导致横向截面沿着单元长度旋转180度。
[0012]一个腔的长度L保持恒定，因为其在传统腔与螺旋腔对应物之间转换之间是固定的。单元的长度L是周期长度，并且长度L可以重复多次，以形成包括一系列单元的波导。波导单元的长度是一个单元或腔沿加速轴的距离。
[0013]可选地，波导单元还包括在第一平面中的纵向截面和在第二平面中的纵向截面，所述纵向截面与第一平面成一定角度，两个纵向截面相对于彼此是异相的相同形状。
[0014]可选地，波导单元还包括在第一角度的纵向截面和在与第一角度正交的第二角度的波导单元的纵向截面，两个纵向截面彼此异相180度。换句话说，在第一平面和与第一平面正交的第二平面中的纵向截面是平移半周期的相同形状。纵向截面可以在包含中心轴线(z轴)的任何平面内。也就是说，纵向截面可以是y/z平面或x/z平面，但也可以是绕z轴以任何角度截取的其它平面。x/z平面等同于绕z轴以0度或180度角截取的平面。y/z平面等同于围绕z轴以90度或270度角截取的平面。在绕z轴的第一角度处的纵向截面是指在第一角度处从3D腔/波导单元取得2D平面。这可以被称为在第一平面中的纵向截面。在绕z轴的第二角度处的纵向截面是指在第二角度处从3D腔/波导单元取得2D平面。这可以被称为第二平面中的纵轴。这两个角度的两个横向截面限定了相同周期结构的不同单元，单元相对于其它单元偏移一个半周期，因此彼此异相180度。因此，两个横向截面单位单元具有包含在它们所限定的形状内的恒定面积以及相同的周期长度L。
[0015]可选地，螺旋腔具有通过已知技术生产的已知的(非螺旋)腔对应物。螺旋腔是根据已知的对应腔的形状得到的。螺旋腔的横向截面是对应已知腔的笛卡尔纵向截面的极坐标转换。类似地，螺旋波导具有已知的(非螺旋)波导。在一些平面中，螺旋波导(单元)的纵向截面具有对应波导(单元)的纵向截面的形状。
[0016]可选地，波导单元还包括从具有膜片和赤道的2D形状导出的固定的非圆形横向截面，并且其中在第一角度观察到的单元的纵向截面是膜片到膜片的单位单元，并且在与第一角度正交的第二角度观察到的是赤道到赤道的单位单元。赤道到赤道单位单元开始于腔的宽点(赤道)，然后在最窄点(膜片)变窄，然后在宽点(赤道)结束。腔单位单元也可以被定义为从窄点(膜片)开始，然后加宽到最宽部分(赤道)，然后在窄点(膜片)结束的膜片到膜片。赤道到赤道单元和膜片到膜片单元彼此异相180度。
[0017]可选地，波导单元还包括沿着单元的长度螺旋旋转180度的非圆形横向截面。螺旋旋转是指在笛卡尔坐标系的z轴上以一定的扭转率向后挤压(extrude back)极性2D截面。扭转率可以是L/π。在长度L上，二维极化形状被连续地扭转180度以生成3D形状。二维极性横向截面沿着轴线的长度以连续的方式绕z轴线逐渐旋转，以“扫描出”腔的形状。二维极化横向截面是波导单元的横向截面。扭转率π/L是沿着单元L的长度的固定旋转率，可以以rad/m或度/m为单位定义扭转率。单元的长度L是周期长度，并且长度L可以重复多次，以形成包括一系列单元的波导。
[0018]根据一个方面，提供了包括一系列单元的波导。波导可以包括螺旋谐振腔，每个谐振腔也可以被称为波导单元。
[0019]可选地，波导还包括在第一平面中的与周期性结构成第一角度的纵向截面，并且其中在与第一平面正交的第二平面中的纵向截面具有相对于第一平面异相180度的周期性结构。在两个角度处的两个横向截面限定了相同周期结构的不同边界，所述横向截面相对
于另一偏移了半个周期，因此彼此异相180度。
[0020]根据一个方面，提供了确定波导单元的3D形状的方法，该方法包括：识别笛卡尔2D截面；沿着所述单元的长度绕中心轴线螺旋旋转横向截面以生成3D形状；输出所述3D形状。所述笛卡尔2D截面包括赤道和膜片。笛卡尔2D截面是腔的纵向截面，例如使用已知技术制造的标准腔的截面。该形状可以取自或从已知腔形状的表中得到。所生成的3D形状可以被认为是“螺旋腔”，因为3D形状限定了谐振腔，并且是通过绕z轴的螺旋旋转而产生的。
[0021]可选地，波导单元具有长度L，并且识别2D截面包括：在笛卡尔坐标中识别单元的笛卡尔2D截面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种波导单元，具有螺旋腔。2.根据权利要求1所述的波导单元，其中，所述波导单元具有中心轴线和具有横向截面的腔，所述横向截面的绕所述中心轴线的旋转位置沿着所述中心轴线变化。3.根据权利要求1或2所述的波导单元，其中，所述横向截面沿着所述单元的长度连续地螺旋旋转。4.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述横向截面沿着所述单元的长度以固定的旋转率旋转。5.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述横向截面沿着所述单元的长度螺旋地旋转180度。6.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述波导单元在第一平面中的纵向截面和所述波导单元在与所述第一平面正交的第二平面中的纵向截面是彼此异相180度的相同形状。7.根据前述权利要求中任一项所述的波导单元，其中，所述横向截面是极坐标转换的膜片到膜片2D笛卡尔单元形状。8.根据权利要求7所述的波导单元，其中，在第一平面中观察到的所述单元的纵向截面是膜片到膜片2D笛卡尔单元形状，并且在与所述第一平面正交的第二平面中观察到的所述单元的纵向截面是赤道到赤道2D笛卡尔单元形状。9.一种波导，包括一系列的根据权利要求1至8中任一项所述的单元。10.根据权利要求9所述的波导，其中，在第一平面中的所述纵向截面具有周期性结构，并且其中，在与所述第一平面正交的第二平面中的所述纵向截面具有相对于所述第一平面异相180度的周期性结构。11.一种确定波导单元的3D形状的方法，所述方法包括：识别2D截面；沿着所述单元的长度绕中心轴线螺旋地旋转所述截面以生成3D形状；以及输出所述3D形状。12.根据权利要求11所述的方法，其中，螺旋地旋转所述截面包括：使所述截面沿着所述单元的长度旋转180度。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述波导单元具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩，
申请(专利权)人：伊利克塔有限公司，
类型：发明
国别省市：