一种频率可调的耦合器腔结构及驻波加速管制造技术

本发明专利技术提供一种频率可调的耦合器腔结构及驻波加速管，该耦合器腔结构包括耦合器腔；以及通过耦合孔与所述耦合器腔耦接的频率调谐结构；所述频率调谐结构包括穿设于耦合孔上的调谐棒；所述调谐棒被配置为可在耦合孔上运动以调整调谐棒延伸至耦合器腔内的长度从而调节所述耦合器腔的工作频率。该耦合器腔结构能够不影响耦合器腔微波性能并且实时调整耦合器腔频率。合器腔频率。合器腔频率。

【技术实现步骤摘要】
一种频率可调的耦合器腔结构及驻波加速管


[0001]本专利技术涉及民用电子加速器
更具体地，涉及一种频率可调的耦合器腔结构及驻波加速管。

技术介绍

[0002]在民用电子加速器
，加速管是重要的电子线和X射线源，其中驻波加速管是目前应用最广泛的加速管类型。微波源功率经耦合波导馈入耦合器腔中完成模式转换，并在加速管腔链中建立对粒子有纵向加速和横向聚焦作用的电磁场，粒子经该电场不间断加速而获得更高的能量，在加速管终端输出高能电子线，或者高能电子束轰击一定厚度和特定材料的金属发生韧致辐射而输出X射线，用于医用放疗、工业安检和集装箱检测等。
[0003]在加速管研制过程中，加速管腔链进真空炉焊接前需保证各类腔型(加速腔、耦合腔、耦合器腔、聚束腔等)谐振频率一致，耦合器腔是加速管腔链中的关键腔型，其通过耦合孔完成与传输波导的连接，使得微波源输出功率顺利馈入加速管腔链并建立射频电磁场。
[0004]加速管设计完成交付加工，考虑到仿真误差和机械加工误差的影响，往往加工时会对腔链盘片中关键尺寸参数(如盘片直径)预留一定的尺寸裕量，加工完成后再对腔链进行调谐工作，使得各腔谐振频率与工作频率一致。
[0005]与常规腔型不同，耦合器腔调谐除需保证谐振频率与其余腔谐振频率一致，还需将耦合孔调整到合适的机械尺寸以使加速管耦合度与设计值相符。耦合孔尺寸的确定是耦合器腔调谐过程中关键工作，需要依靠仿真结果与反复修配相结合，增大耦合孔的尺寸会使耦合器腔频率降低，缩小耦合孔尺寸会使耦合器腔频率升高，耦合孔尺寸发生变化后必须先将耦合器腔频率调谐至工作频率才能测量得到加速管整管位于工作频点处的耦合度实际值。如图1A
‑
图1C所示，是现有耦合器腔结构。为获得高Q值腔，腔体内表面的光洁度需≤0.1μm，因而腔链频率调谐过程中，腔修配需要通过专用的宝石刀对相应尺寸进行再加工，修配完成后需要经过清洗去油，再次装配测试直到耦合器腔频率与其余腔型谐振频率一致。
[0006]现有耦合器腔结构在调谐过程中需要不断反复修配耦合器腔的内直径、鼻椎使得耦合器腔频率与其余腔型频率一致。鼻椎是决定加速管场分布的关键结构，为保证加速管更好的微波性能，修配过程中不应改变鼻椎尺寸。但基于现有的耦合器结构，在调谐腔链的耦合度时，增大耦合孔尺寸L会使耦合器腔频率变低，要想将频率修正回到工作点谐振频率，需要将鼻椎高度降低，从而引起耦合器腔的分路阻抗减少，微波性能随即降低。
[0007]并且，耦合器腔频率调谐和修配过程中，由于光洁度要求，需用配备有定制宝石刀的超精细机床修配，因此每需要调整耦合器腔频率一次就需要机床精修并且每修一次都要进行专业的清洗方可再进行下一论测试，如此反复修配才能逐渐将耦合器腔谐振频率修到位，时间成本较高。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本专利技术提供一种频率可调的耦合器腔结构及驻波加速管，该耦合器腔结构能够不影响耦合器腔微波性能并且能实时调整耦合器腔频率。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]本专利技术提供一种频率可调的耦合器腔结构，包括：
[0011]耦合器腔；以及
[0012]通过耦合孔与所述耦合器腔耦接的频率调谐结构；
[0013]所述频率调谐结构包括穿设于耦合孔上的调谐棒；
[0014]所述调谐棒被配置为可在耦合孔上运动以调整调谐棒延伸至耦合器腔内的长度从而调节所述耦合器腔的工作频率。
[0015]优选方案是，所述频率调谐结构还包括用以防止微波辐射泄露的扼流结构，与调谐棒端部结合固定的阻塞块以及波纹管；所述波纹管的一端与扼流结构连接，另一端与阻塞块连接；所述调谐棒穿设于扼流结构及波纹管内。
[0016]优选方案是，所述耦合孔与耦合器腔连通；所述耦合孔的开孔方向沿竖直方向设置；所述调谐棒可在耦合孔上沿竖直方向运动。
[0017]优选方案是，所述扼流结构的内腔呈工字型结构。
[0018]优选方案是，当所述调谐棒进入所述耦合器腔内的长度变大时，所述耦合器腔的工作频率升高；
[0019]当所述调谐棒进入所述耦合器腔内的长度变小时，所述耦合器腔的工作频率降低。
[0020]本专利技术还提供一种驻波加速管，包括如上所述的耦合器腔结构。
[0021]优选方案是，还包括多个位于耦合器腔两侧的加速腔以及布置在相邻的加速腔之间和耦合器腔与加速腔之间的耦合腔。
[0022]优选方案是，所述加速管由多节呈半敞开状的腔体管段焊接而成，所述腔体管段包括圆波导管段和构成圆波导管段封闭侧的圆形膜片；其中，耦合器腔及每个所述加速腔均由两节腔体管段构成，两节腔体管段的圆形膜片构成耦合器腔及加速腔的两个端面。
[0023]优选方案是，所述加速管中，除首尾端的腔体管段外，其余每节腔体管段在圆形膜片背对构成加速腔或耦合器腔的一侧均设置有圆形槽；其中，相邻两圆形槽直径不相等，以通过相互卡合的方式构成所述耦合腔。
[0024]优选方案是，所述加速腔与相邻的耦合腔通过电子束流孔相互贯通。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术通过移动穿设于耦合孔上的调谐棒，使调谐棒在耦合孔上运动以调整调谐棒延伸至耦合器腔内的长度从而调节所述耦合器腔的工作频率，解决了原耦合器腔频率降低需要降低鼻椎高度以提升腔频率导致的分路阻抗降低的问题，本专利技术只需通过频率调谐结构即可完成频率修正，降低了耦合器腔频率修正的时间成本。
附图说明
[0027]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0028]图1A是现有的耦合器腔结构的剖面斜视图。
[0029]图1B是现有的耦合器腔结构的俯视图。
[0030]图1C是图1B的A
‑
A截面图。
[0031]图2A是本专利技术的耦合器腔结构的结构示意图。
[0032]图2B是图2A的剖面斜视图。
[0033]图2C是图2A的俯视图。
[0034]图2D是图2C的B
‑
B截面图。
[0035]图3是本专利技术的调谐棒的结构示意图。
[0036]图4是本专利技术的扼流结构的结构示意图。
[0037]图5是本专利技术的波纹管的结构示意图。
[0038]图6是本专利技术的阻塞块的结构示意图。
[0039]图7是本专利技术的驻波加速管的结构示意图。
[0040]图8是本专利技术的仿真真空模型图。
[0041]图9是本专利技术的调谐棒进入耦合器腔不同长度时对应的频率变化仿真效果图。
[0042]图10是本专利技术的调谐棒未进入耦合器腔时的场型仿真效果图。
[0043]图11是本专利技术的调谐棒进入耦合器腔1mm时的场型仿真效果图。
具体实施方式
[0044]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率可调的耦合器腔结构，其特征在于，包括：耦合器腔；以及通过耦合孔与所述耦合器腔耦接的频率调谐结构；所述频率调谐结构包括穿设于耦合孔上的调谐棒；所述调谐棒被配置为可在耦合孔上运动以调整调谐棒延伸至耦合器腔内的长度从而调节所述耦合器腔的工作频率。2.根据权利要求1所述的频率可调的耦合器腔结构，其特征在于，所述频率调谐结构还包括用以防止微波辐射泄露的扼流结构，与调谐棒端部结合固定的阻塞块以及波纹管；所述波纹管的一端与扼流结构连接，另一端与阻塞块连接；所述调谐棒穿设于扼流结构及波纹管内。3.根据权利要求1所述的频率可调的耦合器腔结构，其特征在于，所述耦合孔与耦合器腔连通；所述耦合孔的开孔方向沿竖直方向设置；所述调谐棒可在耦合孔上沿竖直方向运动。4.根据权利要求2所述的频率可调的耦合器腔结构，其特征在于，所述扼流结构的内腔呈工字型结构。5.根据权利要求1所述的频率可调的耦合器腔结构，其特征在于，当所述调谐棒进入所述耦合器腔内的长度变大时，所述耦合器腔的工作频率升高；当所述调谐棒进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝清宏，万知之，王麟，张博鹏，宋嘉铭，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：