CN1061316A - 超导加速管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种将具有互相对接的周端部、超导材料制成的 多个构件，在周端部互相对接，焊接互相对接了的对 接部所构成的超导加速管。本发明的超导加速管，是 使对接部用激光束进行焊接，通过照射激光束至对接 部，是使多个构件相互激光焊接来制造。超导加速 管，最好将对接部的至少仅仅内表面进行激光焊接， 焊接深度为超导材料厚度的1/2以下，150μm以 上。

Description

本发明涉及用于加速带电粒子的带电粒子加速装置，并由Nb等制成的超导高频加速管及其制造方法。

加速装置的原理，是通过调节在带电粒子运动方向上具有电场分量的行波相速度，使得带电子通常随加速的相位而受加速电场的作用，来加速带电粒子的。在这样的加速装置内使用高频电场的加速装置中，利用加速管作为产生高频电场的手段。

为了比较低的电力获得高强度的加速电场，通常使用由超导电体制成的超导加速管，而铌（Nb）等被用作这种材料。还有，由高频电场激励的电流是在加速管内表面附近流动，因而重要的是提高带电粒子在构件相互连接的内表面周端部附近不致飞出管外，并使带电粒子流通畅的电气特性。再有，铌Nb等超导电体由于氧化而使超导电特性劣化，因而有必要进行抗氧化工艺。

制造超导加速管的方法中，例如，将铌Nb等超导电材料切削或冲压成型制成多种种类的构件，并将它们在周端部处互相对接，将被对接的对接部互相焊接成有小室的加速管。这类加速管中，有1个小室的加速管称作单室加速管，有多个小室的加速管称为多室加速管。

这样的加速管的焊接，可用TIG（惰性气氛钨极弧焊tungsten  in-ert  gas）焊接或电子束焊接，但为了能制作电气特性优良的加速管，现在主要用电子束焊。

然而，用电子束焊将构件互相焊接的已有加速管制造方法中存在如下问题。

即，电子束焊是在真空容器中将多个构件各自对接后进行焊接，然而出于电子束能直进而不散射和防止铌Nb等超导电材料氧化的考虑，有必要在真空度10^-6torr以下的高真空中进行焊接。

而且，构成加速管的上述多个构件，在焊接时，是在真空容器中组装成加速管的形状，为维持所组装的加速管的形状，其两端由夹具保持，而处于加速管被闭塞的状态。为此，在上述构件焊接时，有必要使真空容器中的加速管的内外具有相同的真空度。作为该问题的对策，以前是在上述夹具中设置了流通孔以提高加速管内外的流通。

为此，使真空容器内达到真空所花费时间而使焊接前的工序需要很多的时间，并会使真空容器和夹具等设备大型化，从而使上述夹具成本变高。其结果，用电子束焊接时存在超导加速管的制造成本增大，焊接作业变得非常复杂这样的问题。

本发明的目的在于提供在制造加速管时具有与电子束焊同等以上特性的超导加速管以及其制造方法。

本发明的另一目的在于提供一种能以较短时间和简单的夹具来便宜地制造、且焊接作业简单的超导加速管及其制造方法。

本发明为达对上述目的，在将多个具有可用来相对接的周端部、并由超导电材料制成的构件在所述周端部互相对接，并将已互相对接的对接部加以焊接而成的超导加速管中，所述对接部是通过激光束焊接而成。

还有，在将多个具有互相对接的周端部、并由超导材料制成的构件在所述周端部互相对接，并将已对接的对接部通过焊接连接的超导加速管的制造方法中，该制造方法包括将激光束照射在所述对接部然后将多个构件互相进行激光熔接。

本发明的超导加速管，最好是至少仅对对接部的内表面进行激光焊接，使焊接深度为超导材料厚度的二分之一以下、150μm以上。这里，所谓仅对对接部内表面进行激光焊接，在从加速管的内侧对对接部进行焊接时，是指仅将已制成的加速管表面部分熔融后熔接，在从对接部的外侧进行焊接时，是指熔融部分可到达要制造的加速管的里面，会在里面的焊道不致于形成波状的情况下光滑地被焊接着。

焊接的深度比超导材料的厚度的二分之一深时，会由于焊接部的收缩而使制造出的超导加速管的尺寸精度变坏。还有，使焊接深度在150μm以上，是因为考虑到在后续的抛光工序中要对焊接部进行50-100μm程度的表面抛光。

超导材料厚度比0.1mm小时，不仅制造出的超导加速管强度变弱，而且壁厚过薄而无法进行良好的激光焊接。另一方面，超导材料厚度超过1mm时，热传导性降低，使超导加速管时的冷却效率低下故不够理想。

在本发明的超导加速管的制造方法中，将激光束照射在互相对接构件的对接部而激光焊接内表面时，能将超导加速管的表面以150-300μm的深度光滑地焊接，故能获得电气特性好（Q值（Q品质因数）大），且焊接偏差小、精度高的加速管。

还有，若在惰性气体的气氛中进行焊接作业，就没必要象电子束焊场合那样需具备高真空的气氛，另外还能使熔接部发出的热量被惰性气体吸收而高效率地排出外部。因而，选择惰性气体氯氛的方法，对焊接薄壁的加速管的场合特别适合。但是，若能防止超导材料的氧化，只要是真空也就可以。

另一方面，如果将构件互相对接的对接部数处先通过点焊进行定位焊后，再将对接部整体焊接则能将构件相互定位于适当的位置，从而提高制成的超导加速管的尺寸精度。

又，焊接时，如用夹具将加速管外周固定就能保护要焊接的超导加速管免受振动等外力从而防止变形。

再者，焊接对接部整体时，将欲焊接的区域分为2个以上的区域，在一个区域的熔接完了后，下一区域开始焊接前给予一定的冷却时间，就能使焊接部因为与其周围的温度差而急骤冷却，并能防止超导材料的过度氧化。

此外，在避免温度过度上升同时，如能因急骤冷却而缩短处于高温状态的时间，则可防止焊接部的塌边和焊落以达到所制成的超导加速管的内面平滑。

根据本发明，可提供一种超导加速管，其特性超过了依靠在10^-6torr的真空中进行电子束焊时的特性。并且在本发明中，是使用激光将多个构件进行焊接，因而能使用简单的工夹具，短时间并且高精度地制造超导加速管，由于焊接作业也简单，因而可获得能以低制造成本而廉价提供等制品的效果。

本发明的上述及其他的目的、特征和优点将根据附图和下面详细的说明进一步明确。

图1为示意本发明超导加速管及其制造方法的第1个实施例、配置了用于焊接超导加速管的光路以及腔室的加速管平面图。

图2为示意本发明加速管一例的截面正面图。

图3为示于图1的光路和腔室的平面配置图。

图4为由连结部件将加速管1构件半室连接成的小室构件的截面正面图。

图5为示意图4的小室部件由夹具所固定的状态的侧面图。

图6为从箭头Ⅵ的方向看图5夹具的视图。

图7为从箭头Ⅶ的方向看图5夹具的视图。

图8为从箭头Ⅷ的方向看图5夹具的视图。

图9为示意由紧固带将由许多小室部件形成的管状体构成一体化状态的正面图。

图10为示意本发明超导加速管及其制造方法的第2个实施例，用于通过将单室加速管的构件焊接而制造小室部件时的焊接装置的部分截面的正面图。

图11为焊接小室部件时所区分的焊接区域区分图。

图12为示意应用于由图10焊接装置制成小室部件相互焊接中的焊接装置的部分截面正面图。

图13为说明本发明的第3个实施例，通过连结构件将半室焊接出的小室部件的截面正面图。

图14为由半室和法兰焊接形成的小室部件的截面正面图。

图15为示意将图13及图14中所示的多个小室部件组装后装配在焊接装置的状态的部分截面正面图。

图16为说明本发明的第4个实施例，示意在示于图15中的焊接装置中用光纤将许多小室部件进行焊接时的截面正面图。

图17为于图16中的ⅩⅦ部的放大图。

图18为从图16中的箭头ⅩⅧ方向看去的放大视图。

图19为示意本发明第5个实施例，通过将来自光纤的激光照射而将互相对接的半室相互焊接场合的部分截面正面图。

图20为示意本发明第6个实施例，用内部流有冷却水的定位夹具对半室进行相互定位后自光纤照射激光进行焊接时的半截面正面图。

图21为沿图20截面ⅩⅪ-ⅩⅪ的截面图。

下面，根据图1至图9详细说明关于本发明超导加速管及其制造方法的第1个实施例。

超导加速管10，如图2所示的多室加速管是由铌Nb制成，是将分别具有周端部的半室11、连结构件12以及法兰13各个构件在周端部相互对接，将所对接的对接部的表面用激光焊接而形成管状。

半室11，是将厚度0.5mm、外径9cm的周端部形成开口的皿状构件，并在一面的周端部形成小直径部分11a，另一面的周端部形成大直径部分11b。

连结构件12，是将半室11，11在各小直径部分11a处进行连接的环状构件，在周端部两侧处形成有将小直径部分11a的前端进行对接的阶梯部12a，12a。这里，所谓对接部是指要互相对接的2个半室11、11的大直径部分11b，11b的表面，以下各实施例中也相同。

法兰13是配置于超导加速管10两端的构件，具有管部13a和从管部13a的端部径向延伸出的凸缘部13b。管部13a，通过在一端周端部处与小直径部分11a对接，而与半室11熔接。

关于本发明，超导加速管10构成如上，利用所述的构件11-13进行如下所述制造。

首先，如图3所示，按平面看去对超导加速管10进行激光焊接用的光路20与腔室30如图配置。图中，21为YAG激光发生装置、22为用于焊接部分定位的示踪用光源（He-Ne可见光激光光源）、23为会聚YAG激光的聚光镜（焦距f＝4.5cm），24为送入冷却聚光镜23用的惰性气体的管道，25为决定激光光路26的反射镜，31为在腔室30内能沿如箭头X、Y所示的水平方向自由移动、并设置加速管10进行焊接作业的移动平台，32为设置于移动平台31上的旋转装置，33为设置在已封入惰性气体的腔室上使激光透过的窗。

这里，如图3所示，光路20安排成使由YAG激光发生装置21发出、经聚光镜23折射至示踪用光源22的YAG激光的光轴L_A与由示踪用光源22发出的可见光光轴L_B相一致。

接下来如图4所示，通过连结构件12将半室11、11在各小直径部分11a处进行激光焊接制成多个室构件。还有，在配置于超导加速管10两端的半室11处，将小直径部分11a与管部13a对接后熔接而制成连接着法兰13的小室部件（未图示）。

接下去，将这样制成的多个小室部件，在处于各半室11的周端部的大直径部分11b处相互对接，再如图5所示，用环状夹具40将对接部的大直径部分11b、11b的外周紧固而固定。

这里，夹具40由互相对称的一组紧固夹具41、42构成，如图5至图8所示，不仅在其外侧分别设置了2个半圆形状的凹口部41a，42a，还形成有从外侧向内侧贯通的小孔41b、42b，如图5所示，在端部由销43相互连结。

这样将每2个小室部件，如图9所示，由夹具40在对接部B处固定、连结成管状后，将4根连结管44装进紧固夹具41、42各自的凹口部41a、42a中通过由紧固带45将整个连结管44紧固而成一体，就形成了管状体T。

然后，将其中央有螺孔的圆形法兰46固定在4根连结管44的两端，将在其外周处形成有与圆形法兰46的所述螺孔相配合的螺纹部47a的圆筒形的各个挤压构件螺合在所述螺孔中，再从两侧将管状体T紧固。

此时，通过调节各挤压构件47向圆形法兰46的所述螺孔的旋进量，调节管状体T的紧固力。还考虑在各挤压构件47处与法兰13接触的端部，安装具有开口（未图示）的铌Nb制挡板48，以避免损坏通过激光焊接制造的超导加速管10的超导电特性。

接下来如图1所示，将管状体T置于腔室30中，各圆形法兰46分别被安装在旋转装置上，并将移动平台31如下所述进行定位。

先如图1所示的箭头X方向移动平台31，再将紧固夹具41、42的小孔41b、42b位于从示踪用光源22射出激光的光轴L_B上。

然后，沿箭头Y方向移动移动平台31，使对接部位于聚光镜23的焦点上。

在本实例中，令半室11的外径为9cm，聚光镜23焦距为4.5cm。因此，如果在半室11的中心位置处配置聚光镜23时，则由YAG激光发生装置21输出，经聚光镜23而被会聚的YAG激光会聚在处于对接部的各个半室11的大直径部分11b的内面处。

如此将移动平面31定位后，在图1中，通过从管24将惰性气体送进腔室30内而使之充满，由旋转装置32、32使圆形法兰46旋转而使整个管状体旋转，以焊接对接部的内面。此时，使光束吸收片27沿图中箭头所示的方向移动，后置于光路上，以避免因泄漏的加工用YAG激光破坏腔室30。

这样，沿对接部焊接一周后，将移动平台31沿X方向移动相当于对接部的一个间距（＝3.5cm），再焊接相邻接的下一个半室11，11的对接部。接着重复同样的操作，如图2所示，制成半室11、连结构件12以及法兰13构件在对接部B相互被激光焊接的超导加速管10。

这里，本实施例中的焊接条件如下。

YAG激光波长为1.06μm，平均输出为200W，脉冲宽度10msec，重复频率为10Hz，峰值功率为2.0KW。

对如上制造出的超导加速管10进行了各种测定。其结果是，由于将YAG激光仅照射在对接部表面处，各构件仅是对按部表面被激光熔接，对接部处焊接深度经里面抛光（50μm）后为200μm。

还有，制造出的加速管尺寸精度，就每单位室的熔接前后的长度而言，已有的电子束焊时为100μm精度，而本实施例的激光熔接则为10μm以下，得到了改善。

这里，按照本实施例制造出的加速管10，在焊接后，即使仍在固定着夹具40的状态下使用也无关，这样反而能进一步提高加速管的机械强度。

实施例2

接下去，基于图10至图12说明本发明的第2个实施例，通过使YAG激光产生脉冲来制造共振频率为2856MHz，小室长3.5cm，室壁厚0.5μm的单室加速管作为超导加速管。

这里，以下各实施例中，与实施例1同样构成的构件，在附图中取相同符号进行说明。

在本实施例中，采用如图10所示的焊接装置50，通过将YAG激光照射在表面上而将所述各构件相互焊接。

焊接装置50，设置在移动平台51上，上部开放的容器52里面，不仅在其底部配置了放置所述各构件而进行焊接作业的作业台53，而且排置了供给惰性气体的供给管道54，且在位于容器52中深度方向略中间部位的作业台53上方处配置有喷射嘴55。

移动平台51，是沿水平方向（前后，左右）以及上下方向的三维方向移动自由的平面，使设置在作业台53上的构件在3维方向上移动，从而将YAG激光照射互相对接构件的对接部表面处。

作业台53，为促进被焊接的构件的放热效果对温度下降的贡献，而使用铜板等热传导率大的材料，在图10中，半室11及法兰13被设置成使在周端部的小直径部分11a与管部13a的端部对接。但是，在焊接半室11和连结构件12时，要在与作业台53上设置与这些构件形状相对应的规定夹具（未图示）。

供给管道54，是用来将惰性气体，例如氩气吹到容器52中的作业台53附近以充满容器52（下方置换）的，以20liter/min以上的流量连续供给气体直到焊接时以及焊接成的构件的温度达到足够低。

喷射嘴55，是在将YAG激光束照射至相互对接的构件11，13来进行焊接时，将氩气等惰性气体喷射到焊接部。

于是，在本实施例中，容器52中的作业台53上，先将小直径部分和管部13a的端部对接，如图10所示，使半室11和法兰13固定，从管道54将氩气送入容器52中。

接下来，使移动平台51适当移动，一面将YAG激光照射在使半室11与法兰13对接的内表面处，一面由喷射嘴55将氩气吹出，在四处进行点焊以完成暂时固定。此时，用于点焊时的YAG激光照射条件是把脉冲宽度设定为下面将述及的用于沿对接部整周焊接时所用激光的70%。

接着，使移动平台51在3维方向移动，以便欲照射的激光能沿焊接部描出圆形，并用YAG激光的峰值功率沿熔接部的整周进行焊接。

此时，例如在半室11的小直径部分11a的直径为18mm（周长≈57mm）时所示，在熔接部的周长比较短，且因激光的照射而入射到对接部的热量，使被焊接物整体的温度上升较小时，一次完成焊接。另一方面，如小直径部分11a的直径为38mm（周长≈120m）时，熔接部的周长比较长，因所入射的热量而使被焊接物整体的温度上升大时，考虑到欲焊接的半室11，连结构件12以及法兰13等构件温度上升的影响，将焊接部划分为多个区域进行焊接。

如图11所示，该区域的区分，是沿半室11与法兰13相对接的熔接部划分成a-h8个区域。

于是，焊接定区域a后，空下2分钟的冷却时间，等待整体温度下降，再焊接位于与区域a的中心成相对一侧的区域e，然后同样地一面留下冷却时间一面按区域c→区域g→区域b→区域f→区域h→区域d依次熔接，完成沿熔接部的所有区域的焊接。

接下来，将由这样焊接成的半室11与法兰13形成的二个小室部件C、C的各半室11的大直径部分11b互相对接，并焊接其对接部。

在该焊接中，使用如图12所示的焊接装置60。焊接装置60，是使旋转装置62、63以一定的间隔相对配置在基台61上，并在旋转装置62、63之间配置着喷射嘴64。

旋转装置62、63，至少一方相对于另一旋转装置在基台61上可自由地离开或接近，并具有由电机等驱动装置而旋转的旋转构件62a、63a。还有，旋转构件62a，考虑到通过由焊接成的半室11和法兰13形成的小室部件C的放热来使温度快速下降，而使用了铝材，中心处贯通着供给管道65。供给管道65是在将小室部件C、C的对接部B焊接时贯通在它们内部，并以20liter/min以上的流量供给氩气等惰性气体。

并且，在焊接时，如图12所示，使所述小室部件C、C在半室11的大直径部分11b、11b互相对接，并在对接部B的外周装配紧固带66，并组装成，使对接后的大直径部分11b、11b间的偏差变小。

这里，在紧固带66上的三处，设有延圆周方向宽5mm、长度4cm的长孔66a。

然后，如图示，在一方的小室部件C的法兰13与旋转构件63a间，与旋转构件62a时一样考虑了放热效果，而配置了铝制夹具67，将互相对接的小室部件C、C装配在旋转装置62、63间，并从供给管道65向互相对接的小室部件C、C内送入氩气。

这里，为防止随着氩气的供给而气压上升，在夹具67中设置如图示的气体出孔67a。

然后，一面从互相对接的小室部件C、C的对接部B的外侧，通过喷嘴64将氩气吹出，一面照射YAG激光，在与紧固带66的各长孔66a相对应部分将对接部B三处进行点焊完成暂时固定。此时用于点焊的YAG激光的照射条件时，将强度设定为峰值功率的1/2-1/3，脉冲宽度设定为沿整周焊接时的30%-80%。

接着，将紧固带66从小室部件移开，通过旋转装置62、63使小室部件C、C一面旋转，一面以YAG激光的峰值功率沿对接部B处进行整周焊接，并使互相对接的对接部处不发生偏差。此时对接部B将整周分成16个区域，为使构件整体温度不超过100℃，留下冷却时间1分钟，与前述同样地进行焊接。

在上述实施例中，是在喷射氩气的氛围中将对接部划分成多个区域，设定冷却时间而对对接部进行脉冲焊接的。因此，制成的单室加速管，使焊接后的对接部B急骤冷却，而几乎未见到由热量引起的焊接偏差的发生，而且对接部B处的电性能与在10^-6torr的真空中进行电子束焊时相比有所改善。

此外，与本实施例同一构造的单室加速管如用已有的电子束焊制造时需要10-15小时，而用本实施例没必要采取真空氛围，因而能在40-60分钟内制成，使超导加速管的制造时间显著地减少。

实施例3

接下来，基于图13至图15说明本发明第3个实施例，通过使YAG激光产生脉冲来制造共振频率为2856MHz，2π/3模的多室加速管成为超导加速管。

首先，与实施例2同样，如图13及图14，使半室11与法兰13及半室11，11通过连结构件12在周端部处互相进行焊接而作成多个室部件。

接下来，如图15所示，使这些多个室部件分别互相对接，并通过用紧固带66紧固对接部B的外周而组装成一体，形成管状体T，装配在焊接装置60的旋转装置62、63间。

接着，与实施例2同样，在各紧固带66的长孔66a部分处点焊对接部B，而使各个小室部件暂时固定。

此后，移开各紧固带66，从供给管道65向管装体T内供给氩气。

于是，通过旋转装置62，63使管状体整体一面旋转，一面从外侧向各对接部B照射YAG激光，以峰值功率沿整周进行焊接。此时，各对接部B，与实施例2相同，将速周分成多个区域，设置一定的冷却时间进行熔接，以免构件整体温度过分上升。

这里，为使YAG激光束会聚，而采用焦距f＝120mm的聚光透镜，激光焊接条件如下。

激光焊接条件

半室与法兰  半室与半室

平行束直径（mm）  30  30

峰值功率（KW） 3.25（1.25）^＊3.08（1.25）^＊

脉冲宽度（msec.）  10  10

频率（Hz）  12  12

移动速度（mm/min）^＊＊180 180

喷嘴直径（mm）  6  6

氩气流量（liter/min）  30  40

喷嘴与各对接部B表面间距  5  3

（mm）

＊括号中是用于点焊的激光强度;

＊＊移动速度是指沿对接部表面激光的移动速度。

用上面的方法制成的多室加速管，是在喷射有氩气的氛围中，把对接部B分作多个区域并设定冷却时间进行焊接。因此，在焊接后的对接部B不会进入过剩的热，对接部B的冷却迅速，因而几乎见不到所制造的多室加速管发生焊接热偏差，与电子束焊的场合相比对接部B里面的电子特性也被改善了。

并且，与用电子束焊制造相同构造的多室加速管相比，能在1/10以下的时间内进行制造。

实施例4

接下来，基于图16至图18说明关于多室加速管及其制造方法的本发明第4个实施例。

首先，与实施例同样地将半室11与法兰13及半室11、11通过连结构件13在周端部互相进行焊接后作成多个小室部件。

此后，如图16所示，使这些多个小室部件两两互相对接，在各对接部的外周配装紧固带66而组装成管状体T，并装配在焊接装置60的旋转装置62、63间。

然后，从供给管道65内部贯通的卡具68，不仅向管状体T中供给氩气，而且通过光纤70向管状体T内导入YAG激光。

这样，从管状体T的内侧照射激光，对接部B通过点焊多处被暂时定位后，取走各紧固带66，与实施例3同样地将对接部B分作多个区域置1分钟冷却时间，用峰值功率7KW的激光束，沿整周激光焊接对接部B。

这里，卡具68，如图17及图18所示，是一面由支持构件68a，68a支持贯通到内部的光纤70，一面将其前端导向对接部B的管状构件，并且在卡具68的前端设置了将从内部送来的氩气强行喷射到对接部B处的控制板68b、68b。而且，对接部B，籍从供给管道65内的卡具68喷射的氩气和从设置于外部的喷嘴喷出的氩气使之不仅处于惰性气氛，并且被强行冷却。

因而，本实施例中，由于使用光纤70，比起用会聚透镜和聚光镜之类会聚激光束照射到对接部B处的场合，光路的复杂度变小，而能够制造更小型的加速管。而且，因为从管状体T内侧焊接对接部B，所以对接部B内表面焊接缝漂亮地完成而不会成波纹状，尺寸精度也好，使制成的加速管电气特性比采用电子束焊接的场合还高。

实施例5

另外，图19说明有关不使用连结构件12的多室加速管及其制造方法的本发明第5个实施例，与第4个实施例相同，用光纤来焊接互相对接的多个小室部件。

如图所示，构成小室部件的半室11，11，在使周端部的大直径部分11b，11b对接的对接部B的外周安装着紧固带75，然后被组装成加速管形状。在这种状态下，从对接部B内侧，将半室11、11籍由光纤70将峰值功率7KW的YAG激光照射在多处，进行点焊接而达到暂时定位。

此后，再由光纤70，从内侧沿对接部B的整周以峰值功率7KW照射激光，焊接半室11、11，制成多室加速管。

此时，将多个小室构件组装成加速管形状的各紧固带75，在形成于内部的通路75中流有冷却水，据此使焊接的对接部B的外侧强行冷却。而且冷却水由排管至通路75a的给水管76供给。

这样，本实施例，通过对焊接的对接部B强行冷却，不仅一次中能焊接的长度变长，并且能缩短冷却时间，因此提高了加速管的制造速度。

而且，互相对接的多个小室部件，也能从外侧焊接。在这种场合，按实施例2、3中所示的方法，只要使多个小室部件由紧固带64紧固对接部的外周而组装起来，经点焊后，移开紧固带64沿整周用激光焊接对接部即可。

实施例6

下面，基于图20及图21说明本发明第6个实施例。

由于本实施例不用连结构件12而直接焊接半室11、11，因而半室11、11在焊接时，小直径部分11a，11a很难相互定位，因此需用定位夹具80进行焊接。

这里定位夹具80，是铝制构件，如图21所示，在圆筒状基体80a上互相处于相对位置上形成四处径向向外突起的突起部80b，并在中心处形成有通冷却水的通道80c。该通道80处连接有例如经快速接头等的接头供给冷却水的供给管（未图示）。

这样，在焊接时，如图示，在各小直径部分11a的内侧插着定位夹具80，由四个突起部80b将半室11、11相互定位并支持住，以免互相对接的小直径部分11a，11a产生台阶。

接下来，一面向通道80c通冷却水，一面从配置于旁边的吹出喷嘴81向着对接的小直径部分11a，11a喷射氩气，一面避开定位夹具80的4个突起部80b，由光纤70照射峰值功率70KW的YAG激光，将如上定位的半室11，11点焊而完成暂时定位。

接着，移开定位夹具，一面从吹出喷嘴喷射氩气，一面从小直径部分11a，11a外侧沿整周按实施例3方法照射前述YAG激光束焊接已暂时定位的半室11，11。

接下来，使这样得到的多个小室部件在处于半室11周端部的大直径部分11b互相对接，与实施例3同样地，从外侧焊接成为对接部的大直径部分11b，11b的表面而制造成多室加速管。

检查如上述方法制成的加速管的熔接部，结果仅焊接了外面的小直径部分11a，11a，未看到其里面一侧有波状焊道的产生，也没有熔接偏差完成得很漂亮。

并且，在上述实施例中，作为大输出激光而主要使用的二氧化碳气体激光和YAG激光中，鉴于相对于Nb的能量吸收率高，操作性能好，故而使用了YAG激光作为激光源。

二氧化碳气体激光，对于Nb的能量吸收率低，如降低输出，则吸收效率急剧下降而难以找到点焊的适当条件。还有，由于随着温度升高吸收率急剧增加，因而焊接处的温度过于提高，难以得到好的焊接面。

然而，通过缩短脉冲宽度，调节脉冲波形，若调节焊接时的熔化深度和要焊接的对接部的温度，二氧化碳气体激光也能用于本发明方法中。

Claims (15)

1、一种超导加速管是将具有互相对接的周端部、由超导材料制成的多个构件在所述周端部处对接，焊接互相对接了的对接部而构成，其特征在于，所述对接部是由激光束焊接。

2、如权利要求1所述的超导加速管，其特征在于，使所述对接部至少仅将内表面激光焊接，焊接深度为超导材料厚度的二分之一以下、150μm以上。

3、如权利要求2所述的超导加速管，其特征在于，所述多个构件厚度在0.1mm以上、1mm以下范围。

4、一种超导加速管制造方法是将具有互相对接的周端部、由超导材料制成的多个构件在所述周端部对接，通过焊接互相对接了的对接部而连接，其特征在于，在所述对接部照射激光束而将所述多个构件相互进行激光焊接。

5、如权利要求4所述的超导加速管制造方法，其特征在于，所述对接部至少仅将内表面激光焊接，焊接深度在超导材料厚度的二分之一以下、150μm以上。

6、如权利要求5所述的超导加速管制造方法，其特征在于，所述超导材料厚度在0.1mm以上、1mm以下范围。

7、如权利要求4所述的超导加速管制造方法，其特征在于，所述激光焊接在惰性气体氛围中进行。

8、如权利要求4所述的超导加速管制造方法，其特征在于，所述激光焊接在真空中进行。

9、如权利要求4所述的超导加速管制造方法，其特征在于，多处进行点焊而将所述构件已互相对接了的对接部暂时定位后，焊接整个对接部。

10、如权利要求4所述的超导加速管制造方法，其特征在于，所述超导加速管在焊接时由夹具固定所述对接部的外侧。

11、如权利要求9所述的超导加速管制造方法，其特征在于，用所述激光进行点焊时强度设定在峰值功率的1/2至1/3内。

12、如权利要求9所述的超导加速管制造方法，其特征在于，用所述激光进行点焊时脉冲宽度设定在相对于焊接所述对接部整体照射条件的30%至80%的脉冲宽度内。

13、如权利要求9所述的超导加速管制造方法，其特征在于，所述对接部进行整体焊接时，将欲焊接领域分作2个以上的区域，在各区域焊接之间放置一定的冷却时间。

14、如权利要求4所述的超导加速管制造方法，其特征在于，所述激光是YAG激光。

15、如权利要求4所述的超导加速管制造方法，其特征在于，使所述激光进行脉冲振荡来运用。

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