CN103716977A - 高机械强度的高频谐振腔体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于紧凑型回旋加速器技术领域，公开了一种高机械强度的高频谐振腔体。该腔体由上、下两个腔体组成，两个腔体内均包括腔体外导体及D型板，其中腔体外导体位于高频谐振腔体的侧壁和底部，D型板位于高频谐振腔体的顶部，关键在于，下腔体内部还包括一个内杆；内杆的上端与D型板连接，内杆的下端与高频谐振腔体的底部连接；上、下腔体的外侧壁均置有金属支撑板，上、下腔体的D型板为固定连接在一起的整体结构。该腔体具有易于加工、造价低廉、机械强度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于紧凑型回旋加速器技术领域，具体涉及一种高机械强度的高频谐振腔体。
背景技术
在紧凑型回旋加速器中，带电粒子速度的提升是在通过高频谐振腔体内外导体之间的加速间隙时实现的。高频谐振腔体的机械稳定性好坏对其谐振频率、品质因数、加速电场等高频参数及控制系统实现程度的难易有很大的影响。同时，作为高频功率源的负载，高频谐振腔体的机械稳定性的提升有利于提高整个高频系统的稳定性。
传统的高频谐振腔体结构由对称的上、下两个半腔体构成，上下两个半腔体内均有内杆及与内杆连接的D型板，两个D型板之间用簧片进行电连接。现有技术中提升高频谐振腔体机械稳定性的方法通常是采用更加复杂的腔体结构、增加腔体外导体的厚度和加粗内杆的半径来增强高频谐振腔体的机械稳定性。但是复杂的腔体结构及腔体外导体厚度的增加不但增加了腔体的制造难度，包括外导体的成形、无氧铜材料的焊接及焊后校形工作，而且也会导致腔体自身重量的增加，腔体安装工艺的难度也相应增大。
发明内容
（一）发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种易于加工、造价低廉、机械强度高的高频谐振腔体。
（二）技术方案
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
高机械强度的高频谐振腔体，该腔体由上、下两个腔体组成，两个腔体内均包括腔体外导体及D型板，其中腔体外导体位于高频谐振腔体的侧壁和底部，D型板位于高频谐振腔体的顶部，关键在于，下腔体内部还包括一个内杆；内杆的上端与D型板连接，内杆的下端与高频谐振腔体的底部连接；上、下腔体的外侧壁均置有金属支撑板，上、下腔体的D型板为固定连接在一起的整体结构。
优选地，所述金属支撑板先固定在回旋加速器的磁极上后再将金属支撑板与腔体外导体紧密贴合、固定连接。
优选地，所述内杆的上端与D型板、内杆的下端与高频谐振腔体的底部之间通过法兰固定连接，可通过加粗内杆的半径以进一步提高机械强度。
优选地，所述法兰与D型板的接触面、法兰与高频谐振腔体的接触面上有一圈凸起，以利于电连接。
优选地，所述金属支撑板内置有冷却水路，可以带走腔体外导体由于高频功率损耗产生的热量，减少腔体外导体由于发热引起的形变，进一步增强腔体外导体的机械稳定性。
（三）有益效果
本发明通过在高频谐振腔体的外侧壁设置金属支撑板、固定连接上下D型板增加了腔体的机械稳定性，无需增加腔体外导体自身的厚度，明显降低了高频腔体的复杂性、造价及加工、焊接难度。
1）通过合理利用高频谐振腔体外部空间，设置金属支撑板，增强了腔体外导体的机械强度。与增加腔体外导体的厚度相比，仅设置金属支撑板使整个谐振腔体的重量更轻、并且易于加工。
2）仅在下腔体设置内杆而非传统的上、下腔体各设置一个内杆，并且将上、下腔体的D型板固定连接，使D型板不随真空室打开而分离，避免了因分离结构带来的机械不稳定性，使高频谐振腔体的机械稳定性得到有效提升。另外，可以通过加粗内杆的半径来提高机械强度降。
3）在金属支撑板内部设置冷却水路可以带走腔体外导体由于高频功率损耗产生的热量，减少腔体外导体由于发热引起的形变，进一步增强腔体外导体的机械稳定性。
附图说明
图1是回旋加速器高频谐振腔体的下腔体示意图；
其中1是腔体外导体；2是D型板；3是内杆；4是金属支撑板；
图2是回旋加速器高频谐振腔体示意图；
其中1是腔体外导体；2是D型板；3是内杆；4是金属支撑板。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
高机械强度的高频谐振腔体，该腔体由上、下两个腔体组成，两个腔体内均包括腔体外导体及D型板，其中腔体外导体位于高频谐振腔体的侧壁和底部，D型板位于高频谐振腔体的顶部，关键在于，下腔体内部还包括一个内杆；内杆的上端与D型板通过法兰固定连接，内杆的下端与高频谐振腔体的底部通过法兰固定连接；可通过加粗内杆的半径以进一步提高机械强度。法兰与D型板的接触面、法兰与高频谐振腔体的接触面上有一圈凸起，以利于电连接。上、下腔体的外侧壁均置有金属支撑板，上、下腔体的D型板为固定连接在一起的整体结构。
金属支撑板先固定在回旋加速器的磁极上后再将金属支撑板与腔体外导体紧密贴合、固定连接。金属支撑板内置有冷却水路，可以带走腔体外导体由于高频功率损耗产生的热量，减少腔体外导体由于发热引起的形变，进一步的增加腔体外导体的机械稳定性。
实施例
在某小型医用回旋加速器的高频腔体加工制造过程中，首先根据高频腔体与回旋加速器磁极之间的间隙的的大小设计加工了一套金属支撑板，首先将金属支撑板安装在磁铁谷区的内壁位置处。将高频谐振腔体外导体与金属支撑板紧固，使金属支撑板与高频腔体外导体表面最大间距不超过0.05mm。腔体外导体外部不直接焊冷却水管，通过金属支撑板内部的冷却系统对腔体外导体进行冷却，减少发热引起的腔体形变。将传统的半径为30cm的上、下两个腔体内杆合并为一个半径为59.5cm的下腔体内杆，并将内杆与高频谐振腔体的底部及D型板连接的法兰半径增加至146cm，同时增强内杆的机械结构及连接法兰的强度。将上、下分离的D型板固定为一个整体，与内杆固定，不随真空室的开、合而分离。法兰与D型板的接触面、法兰与高频谐振腔体的接触面上有一圈凸起，以保证腔体内导体、内导体与外导体的电连接结构。
通过这种1/4λ的高频腔体结构，在高频腔体外部空间加装金属支撑板的方式，最终使高频腔体机械稳定性得到有效的提升，通过实验确定该高频腔体可稳定工作，为粒子加速提供能量。
Claims (5)
1.高机械强度的高频谐振腔体，该腔体由上、下两个腔体组成，两个腔体内均包括腔体外导体及D型板，其中腔体外导体位于高频谐振腔体的侧壁和底部，D型板位于高频谐振腔体的顶部，其特征在于，下腔体内部还包括一个内杆；内杆的上端与D型板连接，内杆的下端与高频谐振腔体的底部连接；上、下腔体的外侧壁均置有金属支撑板，上、下腔体的D型板为固定连接在一起的整体结构。
2.根据权利要求1所述的高机械强度的高频谐振腔体，其特征在于，所述金属支撑板先固定在回旋加速器的磁极上后再将金属支撑板与腔体外导体紧密贴合、固定连接。
3.根据权利要求1所述的高机械强度的高频谐振腔体，其特征在于，所述内杆的上端与D型板、内杆的下端与高频谐振腔体的底部之间通过法兰固定连接。
4.根据权利要求3所述的高机械强度的高频谐振腔体，其特征在于，所述法兰与D型板的接触面、法兰与高频谐振腔体底部的接触面上有一圈凸起，以利于电连接。
5.根据权利要求1所述的高机械强度的高频谐振腔体，其特征在于，所述金属支撑板内置有冷却水路。
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|---|---|---|---|
| CN201410005034.XA CN103716977A (zh) | 2014-01-06 | 2014-01-06 | 高机械强度的高频谐振腔体 |
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Publications (1)
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| CN103716977A true CN103716977A (zh) | 2014-04-09 |
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