一种提高高频谐振腔性能（制造技术

本发明专利技术公开了一种提高高频谐振腔性能

【技术实现步骤摘要】
一种提高高频谐振腔性能(Q值)的方法


[0001]本专利技术属于加速器领域，具体涉及到一种提高高频谐振腔性能
(Q
值
)
的方法
。

技术介绍

[0002]高频谐振腔作为射频加速器的核心部件，其
Q
值是表征其高频性能的关键参数
。
高频腔
Q
值越高，腔壁损耗越低，加速粒子所需的射频功率越低，从而可以降低射频功率源容量和加速器的建造成本；与此同时，也能降低腔体发热现象以及对于腔体的冷却设计要求，提高腔体的工程可实现性
。
所以，提高腔体性能，即
Q
值对整个加速器具有极其重要的意义
。
[0003]研究发现，由于高频电磁场具有趋肤效应，用于激励和维持腔内高频电磁场的表面电流只能存在于腔体内表面的薄层内，腔壁损耗主要取决于该几微米厚度的薄层所对应的射频表面电阻
。
理论和实验表明，当高频腔内表面的粗糙度
Ra
比趋肤深度低一个数量级时，且高频腔内表面足够干净时，腔体
Q
值可接近理论值
(
电磁场软件的仿真值
)。
[0004]提高高频腔体
Q
值的常规方法是采用机械抛光结合高压去离子水冲洗来降低腔体内表面粗糙度，从而降低腔体内表面的射频表面电阻
(
可参考专利技术专利
CN102811546A)。
但对于频率更高
、
结构更复杂，对表面质量要求更苛刻的腔体，机械抛光通常难于实现或效果不佳
。
为此，本专利技术提出一种简单
、
高效的提高高频谐振腔性能
Q
值的方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种简单
、
高效的提高高频谐振腔性能
Q
值的方法
。
该方法简单易行，安全高效
。
[0006]本专利技术所提供的提高高频谐振腔性能
Q
值的方法，包括下述步骤：
[0007]1)
用酸性清洗剂稀释液超声清洗高频谐振腔，之后再用纯水高压冲洗，该步骤用于去除表面油污
、
氧化层等；
[0008]2)
对步骤
1)
处理后的高频谐振腔进行至少2次电化学抛光处理，每次抛光结束均用纯水高压冲洗，用于去除表面机械加工痕迹
、
氧化层
、
杂质等；
[0009]3)
对步骤
2)
处理后的高频谐振腔进行高温真空退火处理，进一步去除表面杂质
。
[0010]上述方法步骤
1)
中，所述酸性清洗剂稀释液由酸性清洗剂和纯水组成；所述酸性清洗剂在所述酸性清洗剂稀释液中的质量百分浓度为2‑
20
％；具体可为2％
、3
％
、5
％或2‑5％；所述酸性清洗剂可为各种常用的金属用酸性超声波清洗剂，如可为购自
Alconox
公司，产品名称为
Citranox
的酸性清洗剂；
[0011]所述超声清洗步骤中，温度为
20
‑
60℃
，具体为
40℃、50℃、60℃
或
40
‑
60℃
；时间为
0.1
‑
2h
；具体为
0.5h、1h、2h
或
0.5
‑
2h
；超声功率密度为
20
‑
40W/gal。
[0012]所述纯水高压冲洗步骤中，时间为1‑
30min
；压强为
20
‑
100mbar
；具体为
30
‑
60mbar。
[0013]所述方法还包括：将步骤
1)
处理后的部件用无水乙醇脱水并晾干
。
所述用无水乙醇脱水步骤中，浸泡于无水乙醇中时间具体可为
50
‑
300s。
[0014]上述方法步骤
2)
中，所述电化学抛光所使用的电抛光液由磷酸
、
乙二醇和正丁醇组成；
[0015]所述磷酸
、
乙二醇与正丁醇的比例为
0.5
‑
1.5L
：
0.1
‑
1.0L
：
1L
，具体可为1‑
1.5L:0.2
‑
0.3L:1L
；
[0016]所述电化学抛光的参数为：高频谐振腔为阳极，无氧铜片为阴极，两电极间距为
20
‑
100mm
，阳极和阴极的面积比为
1:0.5
‑2；阳极的电流密度为
10
‑
200mA/cm2，具体可为
20
‑
50mA/cm2；
[0017]上述方法步骤
2)
电化学抛光步骤中，温度为
15
‑
40℃
；电化学抛光的时间为
0.1
‑
10h
，具体为
0.5
‑
2.0h
；搅拌速率为
20
‑
1000rpm/min
，具体为
200
‑
500rpm/min。
[0018]所述电化学抛光步骤中，当抛光液中出现大量沉淀物或抛光液变浑浊时，必须更换抛光液
。
[0019]所述纯水高压冲洗步骤中，均需对抛光所用的阴极和阳极进行冲洗，时间为1‑
30min
；压强为
20
‑
100mbar
；具体为
30
‑
60mbar。
[0020]优选的，所述电化学抛光处理和高压冲洗重复进行至少2次
。
更进一步的，所述电化学抛光处理和高压冲洗重复进行2‑
10
次
。
[0021]所述方法还包括：将步骤
2)
处理后的部件用无水乙醇脱水并晾干
。
所述用无水乙醇脱水步骤中，浸泡于乙醇中时间具体可为
50
‑
300s。
[0022]上述方法步骤
3)
中，将高频谐振腔放入真空高温炉中进行退火处理，其中，真空度为
10
‑2至
10
‑5Pa
，退火温度为
600
‑
900℃
，升温速率为
50
‑
90℃/h
，保温时间1‑
10h
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种提高高频谐振腔性能
Q
值的方法，包括下述步骤：
1)
用酸性清洗剂稀释液超声清洗高频谐振腔，之后再用纯水高压冲洗；
2)
对步骤
1)
处理后的高频谐振腔进行至少2次电化学抛光处理，每次抛光之后均用纯水高压冲洗；
3)
对步骤
2)
处理后的高频谐振腔进行高温真空退火处理
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤
1)
中，所述酸性清洗剂稀释液由酸性清洗剂和纯水组成；所述酸性清洗剂在所述酸性清洗剂稀释液中的质量百分浓度为2‑
20
％；或，所述超声清洗步骤中，温度为
20
‑
60℃
，时间为
0.1
‑
2h
；超声功率密度为
20
‑
40W/gal
；或，所述纯水高压冲洗步骤中，时间为1‑
30min
；压强为
20
‑
100mbar。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：将步骤
1)
处理后的部件用无水乙醇脱水并晾干；所述用无水乙醇脱水步骤中，浸泡于无水乙醇中的时间为
50
‑
300s。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的方法，其特征在于：所述步骤
2)
中，所述电化学抛光所使用的电抛光液由磷酸
、
乙二醇和正丁醇组成；或，所述磷酸
、
乙二醇与正丁醇的比例为
0.5
‑
1.5L
：
0.1
‑
1.0L
：
1L
；或，所述电化学抛光的参数为：谐振腔为阳极，无氧铜片为阴极，两电极间距为
20
‑
100mm
，阳极和阴极的面积比为
1:0.5
‑2；阳极的电流密度为
10
‑
200mA/cm2；或，所述步骤
2)
电化学抛光步骤中，温度为
15

【专利技术属性】
技术研发人员：初青伟，黎晓晓，黄燃，谭腾，何源，
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：