CN104113977B - 一种具有支撑杆的漂移管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线性加速器的零部件。为解决现有漂移管与支撑杆结构及其制备工艺中存在的加工难度大等问题，本发明提供了一种具有支撑杆的漂移管及其制备方法，所述漂移管的立体结构如下：首先，在球体或类球体基础上，以一对平行平面对称截去球体或类球体两个大小相等的部分，然后加工出束流孔道，并在剩余结构上制备出冷却水流道；所述支撑杆内部带有与漂移管冷却水流道相连通的冷却水流道。本发明的漂移管采用了以球体或类球体为基础的外形，因此较为方便的实现了漂移管和支撑杆的一体化加工。同时，本发明的焊接操作简单，避免了复杂焊接过程中存在的困难，提高了漂移管表面光洁度，有利于提高加速腔的加速梯度。

Description

一种具有支撑杆的漂移管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种线性加速器的零部件，特别涉及一种具有支撑杆的漂移管。
背景技术
驻波谐振腔型直线加速器是一种常用的经典加速器，按照粒子加速种类划分，主要包括电子加速器、质子加速器和重离子加速器。驻波加速结构的种类极多，包括边耦合加速器、轴耦合加速器、漂移管直线加速器、四分之一波长加速器、半波长加速器、射频四极加速器等等。
对于其中的四分之一波长加速器(QWR)、半波长加速器(HWR)、漂移管直线加速器(DTL)、交叉指漂移管直线加速器(IH-DTL)、交叉杆漂移管直线加速器(CH-DTL)和轮辐式加速器(spoke)来说，它们的共同点之一是加速器谐振腔内都有一个漂移管，漂移管需要通过支撑杆连接到谐振腔壁上以将其固定。
根据不同的应用场合，漂移管与支撑杆的整体结构存在两种方案。
第一种方案是当漂移管较短或支撑杆较粗时，可以直接在支撑杆上打孔，实现漂移管的功能，QWR和HWR一般采用此种方案。
第二种方案是当漂移管较长或支撑杆较细时，需要先制作出带有冷却水流道的漂移管和支撑杆两种部件，然后将其焊接在一起，该方案中漂移管为圆管状，具体结构参见图1。这种方案较第一种方案应用更为广泛，可用于DTL、IH-DTL、CH-DTL和spoke中。
对于第二种方案而言，由于实际应用环境对漂移管与支撑杆的结构精度要求较高，漂移管在焊接过程中容易变形，因此焊接难度很大，成品率低。同时，由于焊后需要将焊接表面抛光以获得较好的加速梯度，而漂移管与支撑杆的焊接表面为复杂曲面，故而加工难度极大。
另外，现有漂移管的圆管状外形也造成了漂移管与支撑杆的一体化加工难于实现，即便勉强采用数控车床进行一体化加工，其表面光洁度也难以保证，加工的复杂度和费用均很大。
尽管第二种方案的加工难度很大，但为了提高谐振腔的射频性能，在很多场合必须应用此种方案。因而基于现实需求，对现有漂移管与支撑杆结构及其制备工艺的改进成为亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有漂移管与支撑杆结构及其制备工艺中存在的加工难度大等问题，本发明提供了一种具有支撑杆的漂移管及其制备方法。
该具有支撑杆的漂移管由连接在一起的支撑杆和漂移管构成；
所述漂移管的立体结构如下：首先，在球体或类球体基础上，以一对平行平面对称截去球体或类球体两个大小相等的部分，其中，当采用类球体时，所述平行平面垂直于类球体的赤道半径；然后，去掉以两截面的中心连线为轴的一个圆柱体，形成束流孔道，并在剩余结构上制备出冷却水流道；
所述支撑杆为旋转体，其轴与漂移管两截面的中心连线垂直相交，支撑杆内部带有与漂移管冷却水流道相连通的冷却水流道。
所述支撑杆可以为一根或两根。
本发明的具有支撑杆的漂移管的制备方法包括以下步骤：
一、用车床将坯料车削出连接有球体或类球体的支撑杆；
二、在所述球体或类球体上加工出两截面；
三、通过加工去掉以两截面的中心连线为轴的一个圆柱体，形成束流孔道，得到漂移管；
四、在漂移管上加工冷却水流道，然后将加工时必要的开口部分以焊接的方式密封，并对焊接处进行抛光；
五、在支撑杆内部加工与漂移管冷却水流道相连通的冷却水流道。
所述车床优选为数控车床。
所述加工均优选为机械加工。
所述漂移管冷却水流道的主体部分为圆柱环形空腔。
本发明的漂移管不同于现有漂移管的圆管状外形，其采用了以球体或类球体为基础的外形，由于类球体的形状相当于压扁或拉长的球体，其与球体同为标准的旋转体，因此较为方便的实现了漂移管和支撑杆的一体化加工。同时，本发明的整个加工过程仅在漂移管冷却水流道密封时采用一次简单的焊接操作，避免了现有复杂焊接过程中存在的困难，漂移管表面光洁度也得到了明显提高，有利于提高加速腔的加速梯度。另外，漂移管上两截面具有降低漂移管最大表面电场的作用。
本发明的具有支撑杆的漂移管适用于包括DTL、IH-DTL、CH-DTL和spoke在内的等多种加速结构中。
附图说明
图1现有漂移管与支撑杆结构示意图。
图2本发明的具有支撑杆的漂移管结构示意图(漂移管以球体为基础)。
图3本发明的具有支撑杆的漂移管结构示意图(漂移管以类球体为基础)。
图4本发明的具有支撑杆的漂移管纵剖图(水平方向)。
图5本发明的具有支撑杆的漂移管纵剖图(竖直方向)。
附图标记：1.漂移管，2.截面，3.束流孔道，4.支撑杆，5.冷却水流道，6.焊缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1
一种具有支撑杆的漂移管，其加工方法如下：
一、用车床将坯料车削出连接有球体的支撑杆4；
二、在所述球体上加工出两截面2；
三、通过加工去掉以两截面2的中心连线为轴的一个圆柱体，形成束流孔道3，得到漂移管1；
四、在漂移管1上加工冷却水流道，然后将加工时必要的开口部分以焊接的方式密封，并对焊接处进行抛光；
五、在支撑杆4内部加工与漂移管冷却水流道相连通的冷却水流道。
实施例2
一种具有支撑杆的漂移管，其加工方法如下：
一、用车床将坯料车削出连接有类球体的支撑杆4；
二、在所述类球体上加工出两截面2；
三、通过加工去掉以两截面2的中心连线为轴的一个圆柱体，形成束流孔道3，得到漂移管1；
四、在漂移管1上加工冷却水流道，然后将加工时必要的开口部分以焊接的方式密封，并对焊接处进行抛光；
五、在支撑杆4内部加工与漂移管冷却水流道相连通的冷却水流道。
将采用实施例1和实施例2的加工方法制备的具有支撑杆的漂移管应用于加速器。在加速器工作时，通过在冷却水流道内通入冷却水，十分方便的带走了射频场在漂移管和支撑杆表面的损耗所产生的热量。由于其结构仅需要一处焊接，且焊缝为环形，因此避免了复杂曲面的焊接困难，改善了焊后抛光的效果。抛光后漂移管表面光洁度良好，可以保证较好的加速梯度。

Claims (6)

1.一种具有支撑杆的漂移管，该具有支撑杆的漂移管由连接在一起的支撑杆和漂移管构成，其特征在于所述漂移管的立体结构如下：
首先，在球体或类球体基础上，以一对平行平面对称截去球体或类球体两个大小相等的部分，其中，当采用类球体时，所述平行平面垂直于类球体的赤道半径；然后，去掉以两截面的中心连线为轴的一个圆柱体，形成束流孔道，并在剩余结构上制备出冷却水流道；
所述支撑杆为旋转体，其轴与漂移管两截面的中心连线垂直相交，支撑杆内部带有与漂移管冷却水流道相连通的冷却水流道。
2.如权利要求1所述的具有支撑杆的漂移管，其特征在于：所述支撑杆为一根或两根。
3.如权利要求1所述的具有支撑杆的漂移管的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
一、用车床将坯料车削出连接有球体或类球体的支撑杆；
二、在所述球体或类球体上加工出两截面；
三、通过加工去掉以两截面的中心连线为轴的一个圆柱体，形成束流孔道，得到漂移管；
四、在漂移管上加工冷却水流道，然后将加工时必要的开口部分以焊接的方式密封，并对焊接处进行抛光；
五、在支撑杆内部加工与漂移管冷却水流道相连通的冷却水流道。
4.如权利要求3所述的具有支撑杆的漂移管的制备方法，其特征在于：所述车床为数控车床。
5.如权利要求3所述的具有支撑杆的漂移管的制备方法，其特征在于：所述加工均为机械加工。
6.如权利要求3所述的具有支撑杆的漂移管的制备方法，其特征在于：所述漂移管冷却水流道的主体部分为圆柱环形空腔。
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