用于超导ECR离子源的冷却结构及水冷弧腔组件制造技术

本发明专利技术公开一种用于超导ECR离子源的冷却结构及水冷弧腔组件，用于超导ECR离子源的冷却结构包括：弧腔外筒及弧腔内筒，弧腔外筒包括薄壁外筒结构及位于薄壁外筒结构轴向一端外侧的外侧法兰，外侧法兰沿周向间隔地设有多个通水孔；弧腔内筒包括供薄壁外筒结构套设的薄壁内筒结构、及位于薄壁内筒结构远离外侧法兰的端部的内侧法兰，内侧法兰中间开设有设置等离子体引出电极的安装位且内部围绕安装位设置有相独立的多个折弯管路；并且，薄壁外筒结构与薄壁内筒结构相配合形成有与通水孔分别连通的多个独立孔道，一个折弯管路与其中至少两个独立孔道连通以能够形成进水管路和出水管路。本发明专利技术能够充分冷却超导ECR离子源弧腔及等离子体电极。腔及等离子体电极。腔及等离子体电极。

【技术实现步骤摘要】
用于超导ECR离子源的冷却结构及水冷弧腔组件


[0001]本专利技术涉及超导ECR离子源约束装置
，尤其涉及一种用于超导ECR离子源的冷却结构及水冷弧腔组件。

技术介绍

[0002]在常温线圈或全永磁ECR离子源中，通常使用较低微波功率(小于2KW)，较低频率(小于18GHz)。这种离子源弧腔水冷设计采用的是直筒单路进出，且对等离子体电极未进行冷却，在较低磁场、较低微波频率、较低微波功率的工况下是能满足要求的。
[0003]由于物理用户需求高电荷态、重的离子束比如Bi
31+
，需要研制高电荷态超导ECR离子源，微波工作功率为5KW。而该离子源弧腔长度与体积都远远大于常规离子源的设计，因此原来的弧腔设计已经不能满足更高要求的离子源。因此需要提供一种能够充分冷却超导ECR离子源弧腔及等离子体电极的冷却结构。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于超导ECR离子源的冷却结构及水冷弧腔组件，旨在能够充分冷却超导ECR离子源弧腔及等离子体电极的冷却结构。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的一种用于超导ECR离子源的冷却结构，包括：弧腔外筒，包括薄壁外筒结构及位于所述薄壁外筒结构轴向一端外侧的外侧法兰，所述外侧法兰沿周向间隔地设有多个通水孔；弧腔内筒，包括供所述薄壁外筒结构套设的薄壁内筒结构、及位于所述薄壁内筒结构远离所述外侧法兰的端部的内侧法兰，所述内侧法兰中间开设有设置等离子体引出电极的安装位且内部围绕所述安装位设置有相独立的多个折弯管路；并且，所述薄壁外筒结构与所述薄壁内筒结构相配合形成有与多个所述通水孔分别连通的多个独立孔道，一个所述折弯管路与其中至少两个所述独立孔道连通以能够形成进水管路和出水管路。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述通水孔及所述独立孔道沿周向均匀地设置为六个，所述折弯管路沿周向均匀地设置为三个，每两个所述独立孔道与同一个所述折弯管路连通。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述内侧法兰包括：位于外周向的外周壁体；位于中间的中间壁体，所述中间壁体的中间位置开设所述安装位，所述中间壁体具有凸出端用以与所述外周壁体连接而形成所述折弯管路，所述折弯管路相远离的两端分别形成进水口以连通所述进水管路、及出水口以连通所述出水管路；及挡水柱，所述挡水柱的一端设于所述进水口与所述出水口之间的所述外周壁体、另一端朝所述折弯管路内部延伸且与中间壁体形成过水口。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述挡水柱与所述外周壁体适于可拆卸连接。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，位于所述进水口与所述出水口正中间的所述外周壁体
上钻设固定圆孔，所述挡水柱设置为圆柱状而适于插接于所述固定圆孔；所述薄壁外筒结构覆盖至所述挡水柱的外侧以抵接所述挡水柱。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述薄壁内筒结构的外周壁面与所述薄壁外筒结构的内壁面相贴合，且其中的一者开设六个沿周向均布的通水槽，另一者适于盖合所述通水槽的部分开口而形成所述独立孔道，所述通水槽两端的开口分别与所述通水孔和所述内侧法兰设置的进水口及出水口对应。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述薄壁内筒结构与所述薄壁外筒结构通过紧密的滑动配合实现装配。
[0013]根据本专利技术第二方面实施例的一种水冷弧腔组件，用于离子源约束等离子体，所述水冷弧腔组件包括：上述任一项所述的用于超导ECR离子源的冷却结构；及等离子体引出电极，所述安装位设置为安装过孔，所述等离子体引出电极可拆卸设于所述安装过孔且中间开设有通孔，所述等离子体引出电极靠近所述薄壁内筒结构内部空间的一侧为平面，相背离的另一侧设置为符合离子引出所需电场的锥面。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述等离子体引出电极包括柱形本体及设于所述柱形本体一端外周沿的凸环，所述柱形本体中间设置所述通孔；所述安装位设置为阶梯孔，所述阶梯孔包括靠近所述薄壁内筒结构内部空间的第一孔段、及背离所述薄壁内筒结构内部空间的第二孔段，所述第一孔段适于设置所述柱形本体，所述第二孔段适于设置所述凸环。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述柱形本体的外周面与所述第一孔段的孔壁紧密接触。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述凸环通过螺钉锁附于所述第二孔段。
[0017]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有至少以下优点：
[0018]一、自外侧法兰上所设置的一些通水孔输入冷却水，该冷却水依次流经与该通水孔连通的独立孔道、与该独立孔道连通的折弯管路、与该折弯管路连通的另外的独立孔道、以及与该另外的独立孔道连通的通水孔，从而能够兼具对薄壁内筒结构及内侧法兰进行冷却的效果；
[0019]二、冷却水的持续流动能够进行有效冷却；
[0020]三、流经折弯管路的冷却水能够对安装位上的等离子体引出电极进行吸热而进行冷却；
[0021]四、多个独立孔道之间被隔开从而避免进水管路与出水管路之间形成水路短路，且多个折弯管路围绕安装位相独立设置，避免彼此之间的冷却水发生混流；
[0022]五、根据离子源磁场特性，将多个独立孔道设置为经过弱场分布位置，能够对这些弱场位置进行充分冷却。
附图说明
[0023]图1是本专利技术一些实施例的水冷弧腔组件的剖面示意图；
[0024]图2是本专利技术一些实施例的水冷弧腔组件的另一剖面示意图；
[0025]图3是本专利技术一些实施例的水冷弧腔组件的再一剖面示意图；
[0026]图4是本专利技术一些实施例的水冷弧腔组件中的弧腔内筒的结构示意图；
[0027]图5是本专利技术一些实施例的水冷弧腔组件中的弧腔外筒的结构示意图；
[0028]图6是本专利技术一些实施例的水冷弧腔组件中的等离子体引出电极的结构示意图；
[0029]图7是图6所示的等离子体引出电极的另一视角的结构示意图。
[0030]附图中标记：
[0031]100、弧腔外筒；
[0032]110、薄壁外筒结构；
[0033]120、外侧法兰；
[0034]130、通水孔；
[0035]140、独立孔道；
[0036]200、弧腔内筒；
[0037]210、薄壁内筒结构；
[0038]220、内侧法兰；
[0039]221、安装位；
[0040]230、折弯管路；
[0041]240、中间壁体；
[0042]300、挡水柱；
[0043]400、等离子体引出电极；
[0044]410、柱形本体；
[0045]420、凸环；
[0046]430、通孔。
具体实施方式
[0047]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超导ECR离子源的冷却结构，其特征在于，包括：弧腔外筒，包括薄壁外筒结构及位于所述薄壁外筒结构轴向一端外侧的外侧法兰，所述外侧法兰沿周向间隔地设有多个通水孔；弧腔内筒，包括供所述薄壁外筒结构套设的薄壁内筒结构、及位于所述薄壁内筒结构远离所述外侧法兰的端部的内侧法兰，所述内侧法兰中间开设有设置等离子体引出电极的安装位且内部围绕所述安装位设置有相独立的多个折弯管路；并且，所述薄壁外筒结构与所述薄壁内筒结构相配合形成有与多个所述通水孔分别连通的多个独立孔道，一个所述折弯管路与其中至少两个所述独立孔道连通以能够形成进水管路和出水管路。2.根据权利要求1所述的用于超导ECR离子源的冷却结构，其特征在于，所述通水孔及所述独立孔道沿周向均匀地设置为六个，所述折弯管路沿周向均匀地设置为三个，每两个所述独立孔道与同一个所述折弯管路连通。3.根据权利要求2所述的用于超导ECR离子源的冷却结构，其特征在于，所述内侧法兰包括：位于外周向的外周壁体；位于中间的中间壁体，所述中间壁体的中间位置开设所述安装位，所述中间壁体具有凸出端用以与所述外周壁体连接而形成所述折弯管路，所述折弯管路相远离的两端分别形成进水口以连通所述进水管路、及出水口以连通所述出水管路；及挡水柱，所述挡水柱的一端设于所述进水口与所述出水口之间的所述外周壁体、另一端朝所述折弯管路内部延伸且与中间壁体形成过水口。4.根据权利要求3所述的用于超导ECR离子源的冷却结构，其特征在于，所述挡水柱与所述外周壁体适于可拆卸连接。5.根据权利要求4所述的用于超导ECR离子源的冷却结构，其特征在于，位于所述进水口与所述出水口正中间的所述外周壁体上钻设固...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红卫，张雪珍，张子民，孙良亭，
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：