CN107710882A - 屏蔽体及超导加速器 - Google Patents
屏蔽体及超导加速器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107710882A CN107710882A CN201680029899.7A CN201680029899A CN107710882A CN 107710882 A CN107710882 A CN 107710882A CN 201680029899 A CN201680029899 A CN 201680029899A CN 107710882 A CN107710882 A CN 107710882A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic screen
- shield
- radiation shield
- screen portion
- superconduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 143
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 126
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 12
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010946 fine silver Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/14—Vacuum chambers
- H05H7/18—Cavities; Resonators
- H05H7/20—Cavities; Resonators with superconductive walls
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B17/00—Screening
- G12B17/02—Screening from electric or magnetic fields, e.g. radio waves
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B17/00—Screening
- G12B17/04—Screening from visible, ultraviolet, or infrared light
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B17/00—Screening
- G12B17/06—Screening from heat
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0075—Magnetic shielding materials
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明提供一种屏蔽地磁及辐射热的屏蔽体(4)，该屏蔽体(4)具备：磁屏蔽部(11)，其由磁性体形成且呈板状；及辐射屏蔽部(15)，其成膜于磁屏蔽部(11)中的内外表面(11a)中的至少一侧，且由导热系数大于磁性体的材料形成。
Description
技术领域
本发明涉及一种屏蔽辐射热及地磁的屏蔽体及具备屏蔽体的超导加速器。
本申请主张基于2015年5月29日申请的日本专利申请2015-110877号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
以往已知有使用超导加速空腔来对电子或质子等带电粒子进行加速的超导加速器。
例如专利文献1中公开有这种超导加速器。超导加速器中，通过液态氦等制冷剂来冷却由超导材料形成的超导加速空腔并进行超导化，从而电阻大致成为零，能够以较小的电力有效进行带电粒子的加速。
在超导加速器中以覆盖超导加速空腔的方式设置有：磁屏蔽部，其用于遮蔽对超导加速空腔内的超导特性造成不良影响的地磁；及辐射屏蔽部，其用于抑制来自外部的辐射热入射到超导加速空腔。
通常，磁屏蔽部由磁性体构成，通过迂回、吸收屏蔽空间内的磁力来进行屏蔽。辐射屏蔽部被制冷剂(液态氦、液态氮等)所冷却，在临近超导加速器的位置吸收辐射热。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-245426号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
现今，从超导加速器的利用范围扩大、制造费用及建设费用的观点考虑，期望真空容器以及加速器的小型化。
然而，若对真空容器进行小型化，则须在非常狭小的空间(或者被限定的空间)设置磁屏蔽部及辐射屏蔽部。此时，若磁屏蔽部受到负荷而发生变形，则有可能屏蔽特性会发生变化。因此，当设置磁屏蔽部及辐射屏蔽部时，在操作上需要充分的注意，从而期望能够简单地设置。
于是，本发明提供一种能够实现节省空间化及操作简单化，并且获得充分的屏蔽特性的屏蔽体及具备屏蔽体的超导加速器。
用于解决技术课题的手段
本发明的第一方式所涉及的屏蔽体具备：磁屏蔽部，其由磁性体形成且呈板状；及辐射屏蔽部，其成膜于所述磁屏蔽部的内外表面中的至少一侧，且由导热系数大于所述磁性体的材料形成。
通过以这种屏蔽体来覆盖物体，可通过磁屏蔽部减少地磁对该物体的影响。而且，通过在该磁屏蔽部的表面设置辐射屏蔽部，能够抑制对由屏蔽体覆盖的物体的来自外部的辐射热的入射。
而且，通过辐射屏蔽部成膜于磁屏蔽部，能够极薄且轻松地设置该辐射屏蔽部。因此，若与分体设置磁屏蔽部及辐射屏蔽部的情况相比，则能够抑制屏蔽体整体的厚度尺寸，操作也变得容易。
假如，在分开制造不同材料的磁屏蔽部及辐射屏蔽部并进行粘贴来形成屏蔽体的情况下，若屏蔽体被冷却，则因热收缩量的差异而在磁屏蔽部及辐射屏蔽部发生热应力。其结果，将会出现屏蔽体翘曲等问题。
另一方面，在本发明中，辐射屏蔽部成膜而呈膜状，因此即便磁屏蔽部与辐射屏蔽部的热变形量不同，辐射屏蔽部也容易变形，从而辐射屏蔽部能够容易追随磁屏蔽部的变形。
并且，只要在磁屏蔽部的内外表面形成材料相同的辐射屏蔽部，则磁屏蔽的内外表面的热收缩保持均衡，从而能够进一步提高抑制屏蔽体的翘曲等变形的效果。
并且，通过成膜辐射屏蔽部，能够减少贴合磁屏蔽部与辐射屏蔽部的工夫，无需贴合时所需的紧固件等，从而能够减少屏蔽体的组件件数。
并且，通过成膜辐射屏蔽部，辐射屏蔽部与磁屏蔽部的粘附性提高，从而能够有效地均匀冷却屏蔽体。
而且，通过成膜辐射屏蔽部，能够在磁屏蔽部的内外表面上的任意范围内轻松地设置辐射屏蔽部。
并且，在本发明的第二方式所涉及的屏蔽体中，所述磁屏蔽部可以将厚度尺寸设为更大于所述辐射屏蔽部。
如此，通过使磁屏蔽部厚于辐射屏蔽部，即较薄地形成辐射屏蔽部，辐射屏蔽部能够充分地追随磁屏蔽部的热变形，从而能够抑制屏蔽体的翘曲等变形。
并且，在本发明的第三方式所涉及的屏蔽体中，所述磁屏蔽部可以以相对于所述辐射屏蔽部3倍以上的厚度尺寸来形成。
通过以这种厚度尺寸形成磁屏蔽部，即以足够薄的方式形成辐射屏蔽部，假如在辐射屏蔽部中使用铝、银、金及铜的情况下，辐射屏蔽部能够充分地追随磁屏蔽部的热变形，从而能够抑制屏蔽体的翘曲等变形。
并且，在本发明的第四方式所涉及的屏蔽体中，所述辐射屏蔽部可以以在所述磁屏蔽部中的沿所述内外表面的一个方向上隔着间隔分离为多个的方式成膜。
如此，通过在磁屏蔽部的内外表面隔着间隔形成辐射屏蔽部，与辐射屏蔽部形成于磁屏蔽的内外表面整体的情况相比，辐射屏蔽部变得容易变形，从而变得容易追随磁屏蔽部的热变形。因此，能够进一步抑制屏蔽体的翘曲等变形。
并且，在本发明的第五方式所涉及的屏蔽体中，所述磁屏蔽部及成膜于该磁屏蔽的所述辐射屏蔽部可以以在沿所述内外表面的一个方向上分离为多个组的方式设置，且相邻的所述组彼此可以以从地磁的方向观察时一部分重合的方式设置。
如此，通过将磁屏蔽部及辐射屏蔽以分离为多个组的方式设置，在屏蔽体发生了热变形时，分离的组彼此的重叠量发生变化。
即，通过各组彼此以滑动的方式移动而能够吸收热变形份。因此，能够进一步抑制屏蔽体发生了热变形时的屏蔽体的翘曲等变形。
并且，在本发明的第六方式所涉及的屏蔽体中，所述辐射屏蔽部可以以呈多个层的方式成膜于所述内外表面中的至少一侧，且可以随着远离所述内外表面而各所述层与所述磁屏蔽部的热变形量之差阶段性变大。
如此，通过辐射屏蔽部的层随着远离磁屏蔽部的内外表面而与磁屏蔽部的热变形量之差变大，即便磁屏蔽部与离磁屏蔽部最远的辐射屏蔽部的层的热变形量之差较大，也能够缩小磁屏蔽部与离磁屏蔽部最近的辐射屏蔽部的层(与磁屏蔽部的内外表面相接的辐射屏蔽部的层)的热变形量之差。
因此，能够抑制辐射屏蔽部及磁屏蔽部中的热应力，从而能够进一步抑制屏蔽体的翘曲等变形。
本发明的第七方式所涉及的超导加速器具备：超导加速空腔，其形成对带电粒子束进行加速的空间；制冷剂槽，其配置于所述超导加速空腔的外周侧而在与所述超导加速空腔之间形成填充对该超导加速空腔进行冷却的制冷剂的制冷剂空间；及上述第一至第五中任一方式的屏蔽体，其配置于所述制冷剂槽的外周侧，且覆盖所述制冷剂槽及所述超导加速空腔。
根据这种超导加速器，通过具备上述屏蔽体，能够通过磁屏蔽部减少地磁对超导加速空腔的影响。
并且，通过辐射屏蔽部，能够抑制由来自外部的辐射热引起的超导加速空腔及制冷剂槽的升温，从而超导加速空腔能够维持被冷却的状态。
而且，通过辐射屏蔽部成膜于磁屏蔽部，能够极薄且轻松地设置该辐射屏蔽部，从而能够抑制屏蔽体整体的厚度尺寸。
而且，在本发明中，辐射屏蔽部呈膜状，因此即便磁屏蔽部与辐射屏蔽部的热变形量不同，辐射屏蔽部也能够容易追随磁屏蔽部的变形。
并且，只要在磁屏蔽部的内外表面两面形成辐射屏蔽部，则磁屏蔽的内外表面的热收缩保持均衡，从而能够进一步抑制屏蔽体的翘曲等变形。
而且，通过成膜辐射屏蔽部，能够减少贴合磁屏蔽部与辐射屏蔽部的工夫，并能够减少屏蔽体的组件件数。
并且，通过成膜辐射屏蔽部，辐射屏蔽部与磁屏蔽部的粘附性提高，从而能够有效地均匀冷却屏蔽体。而且，通过成膜辐射屏蔽部，能够在磁屏蔽部的内外表面上的任意范围内轻松地设置辐射屏蔽部。
发明效果
根据本发明的屏蔽体，通过在磁屏蔽部成膜辐射屏蔽部，可实现节省空间化及操作简单化，并且可获得充分的屏蔽特性。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式中的超导加速器的概略总图。
图2是本发明的第一实施方式中的超导加速器中的屏蔽体的主要部分放大图。
图3是表示本发明的第一实施方式中的超导加速器中的磁屏蔽部相对于辐射屏蔽部的厚度尺寸比与磁屏蔽部中所产生的热应力的关系的图表。
图4是本发明的第二实施方式中的超导加速器中的屏蔽体的整体立体图。
图5是本发明的第二实施方式的变形例中的超导加速器中的屏蔽体的整体立体图。
图6是本发明的第三实施方式中的超导加速器中的屏蔽体的主要部分放大图。
图7是本发明的第四实施方式中的超导加速器中的屏蔽体的主要部分放大图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的几个实施方式进行说明。
〔第一实施方式〕
以下，对本发明的第一实施方式中的超导加速器1进行说明。
如图1所示，超导加速器1具备对带电粒子束B进行加速的超导加速空腔2、覆盖超导加速空腔2的制冷剂槽3、覆盖超导加速空腔2及制冷剂槽3的屏蔽体4、容纳超导加速空腔2、制冷剂槽3及屏蔽体4的真空容器5。
超导加速空腔2大致呈以轴线O为中心的筒状，且外表面呈如重复扩径及缩径的形状而沿轴线O的方向延伸。在超导加速空腔2的内部形成有以与超导加速空腔2的外表面的形状对应的方式重复扩径及缩径的空间S。带电粒子束B穿过该空间S。
而且，该超导加速空腔2由超导材料形成。作为超导材料的一例，能够例示铌。超导加速空腔2中也可使用其他超导材料，例如可以使用高温超导电体等。
在超导加速空腔2中，在轴线O的两端以带电粒子束B可穿过上述空间S的方式连接有束流管6。束流管6与超导加速空腔2相同由铌等超导材料构成。
制冷剂槽3呈以轴线O为中心的筒状，且配置于超导加速空腔2的外周侧而在与超导加速空腔2的外表面之间划分出填充制冷剂RF的制冷剂空间RS。
制冷剂RF例如为液态氦等，可将超导加速空腔2冷却至超低温。在制冷剂槽3中设置有可将制冷剂RF供给至制冷剂空间RS内且可将制冷剂RF从制冷剂空间RS排出的开口部(未图示)。
另外，制冷剂RF的种类并不限定于液态氦，可根据超导加速空腔2的材料适当选择。
而且，在制冷剂槽3的内部且在超导加速空腔2的轴线O的方向的一侧(面向图1的纸面为左侧)的端部，在制冷剂槽3的外部安装有输入耦合器7。
电力从输入耦合器7供给至超导加速空腔2。通过来自输入耦合器7的电力，在超导加速空腔2内的空间S产生对带电粒子束B进行加速的电场。
真空容器5呈以轴线O为中心的筒状。真空容器5使束流管6在轴线O的方向的两端沿轴线O的方向贯穿，并且真空容器5的内部保持为真空状态，以进行超导加速空腔2及制冷剂槽3的隔热。
接着，对屏蔽体4进行详细的说明。
屏蔽体4呈以轴线O为中心的筒状，且配置于制冷剂槽3的外表面与真空容器5的内表面之间。并且，从超导加速空腔2延伸的输入耦合器7贯穿屏蔽体4。
并且，屏蔽体4具备由磁性体(所谓的强磁性体)形成的呈板状的磁屏蔽部11及成膜于磁屏蔽部11的内外表面11a的辐射屏蔽部15。
磁屏蔽部11例如由坡莫合金(注册商标)等材料构成。磁屏蔽部11具有呈以轴线O为中心的筒状的筒状部12及在筒状部12中的轴线O的方向的两端向径向内侧突出的凸缘状部13。磁屏蔽部11通过凸缘状部13从轴线O的方向包围制冷剂槽3的一部分。
磁屏蔽部11减少地磁M从超导加速器1的外部对超导加速空腔2引起的影响。
磁屏蔽部11的厚度尺寸d1例如优选为1mm以上且2mm以下。通过将磁屏蔽部11的厚度尺寸d1设在这种范围内，能够充分地获得对地磁M的屏蔽效果。
辐射屏蔽部15由导热系数大于构成磁屏蔽部11的磁性体的材料构成。
辐射屏蔽部15以覆盖磁屏蔽部11的筒状部12及凸缘状部13的整体的方式，并通过溅射等在内外表面11a上成膜钢、金、银、铝等金属材料，由此与磁屏蔽部11一体地设置成覆膜。
在第一实施方式中，作为一例，例示了在内外表面11a设置有材料相同的辐射屏蔽部15的情况，但例如也可以设置内外表面11a彼此不同材料的辐射屏蔽部15。
在此，坡莫合金(注册商标)的导热系数为约30〔W/(m·K)〕，相对于此，铜(纯铜)的导热系数为332〔W/(m·K)〕，金的导热系数为254〔W/(m·K)〕，银(纯银)的导热系数为360〔W/(m·K)〕，铝的导热系数为175〔W/(m·K)〕。
即，辐射屏蔽部15的导热系数相对于磁屏蔽部11的导热系数大10倍左右。上述导热系数的值是温度为20〔℃〕下的值，但在第一实施方式的超导加速器1运转的-269℃～-196℃左右的条件下也同样地，上述辐射屏蔽部15的导热系数大于磁屏蔽部11的导热系数。
辐射屏蔽部15抑制来自超导加速器1的外部的辐射热对超导加速空腔2及制冷剂槽3的入射。从充分进行隔热的观点考虑，辐射屏蔽部15的厚度尺寸d2优选为100μm以上且200μm以下左右。
根据第一实施方式的超导加速器1，通过屏蔽体4来覆盖超导加速空腔2及制冷剂槽3，能够通过磁屏蔽部11减少地磁M对超导加速空腔2引起的影响。
并且，能够通过辐射屏蔽部15抑制超导加速空腔2及制冷剂槽3的升温，能够充分地冷却超导加速空腔2，并能够维持超导加速空腔2以规定温度被冷却的状态。
而且，通过辐射屏蔽部15成膜于磁屏蔽部11，能够极薄且轻松地设置该辐射屏蔽部15。
因此，与分体设置磁屏蔽部11及辐射屏蔽部15的情况相比，则能够抑制屏蔽体4整体的厚度尺寸，操作也变得容易。
即，能够实现屏蔽体4的节省空间化及操作简单化。并且，在真空容器5内设置屏蔽体4时，能够抑制在狭窄设置空间设置屏蔽体4时的变形。因此，在超导加速器1运转时，能够充分地获得屏蔽体4中的屏蔽特性。
在此，在超导加速器1开始运转而制冷剂RF填充于制冷剂槽3而开始超导加速空腔2的冷却时，及在超导加速器1结束运转而制冷剂RF从制冷剂槽3被排出而结束超导加速空腔2的冷却时，屏蔽体4的温度发生变化。
此时，因磁屏蔽部11与辐射屏蔽部15的材料不同，在磁屏蔽部11与辐射屏蔽部15中热变形量(热膨胀量或热收缩量)将会不同。
在这种情况下，若分体制造磁屏蔽部11及辐射屏蔽部15，例如若使用螺栓等以层叠的方式粘贴以形成屏蔽体4，则在磁屏蔽部11及辐射屏蔽部15产生热应力，而可能会出现屏蔽体4翘曲等问题。
另一方面，在第一实施方式的超导加速器1中，辐射屏蔽部15成膜而呈较薄的膜状，因此辐射屏蔽部15容易变形。因此即便在磁屏蔽部11及辐射屏蔽部15中热变形量不同，辐射屏蔽部15也能够容易追随磁屏蔽部11的变形。
其结果，难以发生伴随屏蔽体4的温度变化而屏蔽体4翘曲等变形，从而能够维持屏蔽体4中的充分的屏蔽特性。
并且，在第一实施方式中，在磁屏蔽部11的内外表面11a配置有由相同材料构成的辐射屏蔽部15，因此在屏蔽体4发生温度变化时，磁屏蔽部11的内外表面11a从辐射屏蔽部15承受的力(产生热应力的力)变得均等。
即，因作用于磁屏蔽部11的一侧表面11a的力而产生的热应力与因作用于磁屏蔽部11的另一表面11a的力而产生的热应力保持均衡。其结果，能够进一步抑制由磁屏蔽部11与辐射屏蔽部15的热变形量之差引起的屏蔽体4的翘曲等。
在此，图3中示出按辐射屏蔽部15的材料计算出磁屏蔽部11的厚度尺寸相对于辐射屏蔽部15的厚度尺寸之比与磁屏蔽部11中所产生的热应力之间的关系的结果。
在该计算中，以下述方式设定了参数。
△T〔℃〕：磁屏蔽部11及辐射屏蔽部15的温度变化(计算出图3所示的结果时，设成△T＝295〔℃〕。)；
w〔mm〕：磁屏蔽部11及辐射屏蔽部15的宽度尺寸(与轴线O交叉的方向的长度尺寸)；
t1〔mm〕：磁屏蔽部11的厚度尺寸；
A1〔mm〕：磁屏蔽部11的截面积(A1＝w×t1)；
E1〔N/mm2〕：磁屏蔽部11的材料的纵弹性模量；
α1〔1/℃〕：磁屏蔽部11的材料的线膨胀系数；
t2〔mm〕：辐射屏蔽部15的厚度尺寸；
A2〔mm〕：辐射屏蔽部15的截面积(A2＝w×t2)；
E2〔N/mm2〕：辐射屏蔽部15的材料的纵弹性模量；
α2〔1/℃〕：辐射屏蔽部15的材料的线膨胀系数。
使用这些参数，通过以下数式(1)计算出了磁屏蔽部11中所产生的热应力：σ〔MPa〕。将辐射屏蔽部15成膜于磁屏蔽部11的表面11a整体作为前提。
[数式1]
其结果，如图3所示，在磁屏蔽部11的厚度尺寸相对于辐射屏蔽部15的厚度尺寸之比：t1/t2成为3倍以上的范围内，即使在辐射屏蔽部15中使用了除了金以外的任意材料的情况下，也能够确认到磁屏蔽部11中所产生的热应力σ急剧降低。具体而言，在t1/t2成为3倍以上的范围内低于60〔MPa〕，在厚度尺寸之比：t1/t2成为5倍以上的范围内磁屏蔽部11中所产生的热应力σ低于40〔MPa〕。
并且，在辐射屏蔽部15中使用了金的情况下，磁屏蔽部11中所产生的热应力σ不依赖于t1/t2的数值而低于10〔MPa〕。
因此，如上所述，在第一实施方式中，并不限定于磁屏蔽部11的厚度尺寸d1为1mm以上且2mm以下，且辐射屏蔽部15的厚度尺寸d2为100μm以上且200μm以下的情况，只要至少在厚度尺寸之比t1/t2至少成为3倍以上的范围内，更优选在成为5倍以上的范围内，设定磁屏蔽部11及辐射屏蔽部15的厚度尺寸，便可充分地抑制屏蔽体4的热变形。
另外，无需限定于这些数值，考虑到热变形性，只要磁屏蔽部11的厚度尺寸大于辐射屏蔽部15，即辐射屏蔽部15较薄即可。
而且，通过以成膜方式形成辐射屏蔽部15，能够减少贴合磁屏蔽部11与辐射屏蔽部15的工夫，并且无需贴合时所需的紧固件等(螺栓等)，因此能够减少屏蔽体4的组件件数。
并且，通过以成膜方式形成辐射屏蔽部15，能够提高辐射屏蔽部15与磁屏蔽部11的粘附性，且有效地均匀冷却屏蔽体4。
而且，通过以成膜方式形成辐射屏蔽部15，能够在磁屏蔽部11的表面11a上的任意范围内轻松地设置辐射屏蔽部15，从而能够提高设计自由度。
〔第二实施方式〕
接着，参考图4对本发明的第二实施方式中的超导加速器21进行说明。
对与第一实施方式相同的构成要件标注相同的符号，并省略详细说明。
在第二实施方式的超导加速器21中，屏蔽体24与第一实施方式不同。
即，屏蔽体24中的辐射屏蔽部25以在磁屏蔽部11中的沿表面11a的一个方向上隔着间隔分离为多个的方式成膜。
具体而言，在第二实施方式中，沿轴线O的方向隔着间隔，呈以轴线O为中心的环状地设置有多个辐射屏蔽部25。
根据第二实施方式的超导加速器21，通过以隔着间隔分离为多个的方式形成辐射屏蔽部25，在屏蔽体24发生了温度变化时，与辐射屏蔽部25形成于磁屏蔽部11的表面11a整体的情况相比，辐射屏蔽部25容易追随磁屏蔽部11的变形而变形。
因此，即使在因辐射屏蔽部25与磁屏蔽部11的材料不同而它们的热变形量不同的情况下，也能够抑制屏蔽体24的翘曲等变形。
另外，如图5所示，辐射屏蔽部25A也可以以沿磁屏蔽部11的周向隔着间隔分离为多个的方式成膜。
在这种情况下，辐射屏蔽部25A也容易追随磁屏蔽部11而变形，从而能够抑制屏蔽体24的翘曲等变形。
〔第三实施方式〕
接着，参考图6对本发明的第三实施方式中的超导加速器31进行说明。在图6中，对与第一实施方式及第二实施方式相同的构成要件标注相同的符号，并省略详细说明。
在第三实施方式的超导加速器31中，屏蔽体34与第一实施方式及第二实施方式不同。
即，磁屏蔽部36及成膜于磁屏蔽部36的辐射屏蔽部37以沿磁屏蔽部36的表面36a的方向即沿轴线O的方向分离为多个组38的方式设置。
而且，沿轴线O的方向相邻的组38彼此以一部分沿径向重叠的方式设置。在本实施方式中，地磁M的方向沿径向。
在第三实施方式的超导加速器31中，通过将具有磁屏蔽部36及辐射屏蔽部37的屏蔽体34以分离为多个组38的方式设置，在屏蔽体34发生了温度变化时，组38彼此的重叠量发生变化。
即，通过各组38彼此以滑动的方式沿轴线O的方向移动(参考图6的箭头)，能够吸收屏蔽体34的热变形份。
因此，能够进一步抑制屏蔽体34发生了热变形时的屏蔽体34的翘曲等变形。
〔第四实施方式〕
接着，参考图7对本发明的第四实施方式中的超导加速器41进行说明。在图7中，对与第一实施方式至第三实施方式相同的构成要件标注相同的符号，并省略详细说明。
在第四实施方式的超导加速器41中，屏蔽体44与第一实施方式、第二实施方式及第三实施方式不同。
即，屏蔽体44的辐射屏蔽部47以呈多个层48的方式成膜于磁屏蔽部11的表面11a，且以磁屏蔽部11与层48的热变形量之差朝远离表面11a的层48而阶段性变大的方式，确定有各层48的材料。
具体而言，例如，辐射屏蔽部47的各层48从磁屏蔽部11朝向远离侧依次选择金、钢及铝的材料。
根据第四实施方式的超导加速器41，辐射屏蔽部47的各层48越是远离磁屏蔽部11的表面11a的层48，与磁屏蔽部11的热变形量之差越大，由此即使在磁屏蔽部11与离磁屏蔽部11最远的辐射屏蔽部47的层48的热变形量之差较大的情况下，也能够缩小磁屏蔽部11与离磁屏蔽部11最近的辐射屏蔽部47的层48(与磁屏蔽部11的表面11a相接的层48)的热变形量之差。
因此，能够进一步抑制屏蔽体44发生了温度变形时的屏蔽体44的翘曲等。
以上，参考附图对本发明的实施方式进行了说明，但各实施方式中的各结构及它们组合等仅是一例，在不脱离本发明主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换及其他变更，本发明并不由上述实施方式所限定。
例如，在上述实施方式中，辐射屏蔽部15、25、25A、37、47成膜于磁屏蔽部11、36的内外表面11a、36a，但也可以仅成膜于任意一侧的表面11a、36a。
并且，屏蔽体4、24、34、44可以以粘贴于真空容器5的内表面的方式设置，真空容器5与制冷剂槽3之间也可以将这些真空容器5与制冷剂槽3分开设置。
而且，屏蔽体4、24、34、44的形状可以是圆筒形状，也可以是贴合多个板状部件而设成角筒状的形状。当贴合多个板状部件时，能够更容易地形成屏蔽体4、24、34、44。
产业上的可利用性
本发明可适用于屏蔽辐射热及地磁的屏蔽体及具备该屏蔽体的超导加速器。
符号说明
1、21、31、41-超导加速器，2-超导加速空腔，3-制冷剂槽，4、24、34、44-屏蔽体，5-真空容器，6-束流管，7-输入耦合器，11、36-磁屏蔽部，11a、36a-表面，12-筒状部，13-凸缘状部，15、25、25A、37、47-辐射屏蔽部，38-组，48-层，RF-制冷剂，RS-制冷剂空间，O-轴线，S-空间，B-带电粒子束，M-地磁。
Claims (7)
1.一种屏蔽体，其具备：
磁屏蔽部，其由磁性体形成且呈板状；及
辐射屏蔽部，其成膜于所述磁屏蔽部中的内外表面中的至少一侧，且由导热系数大于所述磁性体的材料形成。
2.根据权利要求1所述的屏蔽体，其中，
所述磁屏蔽部的厚度尺寸大于所述辐射屏蔽部。
3.根据权利要求2所述的屏蔽体，其中，
所述磁屏蔽部以相对于所述辐射屏蔽部3倍以上的厚度尺寸形成。
4.根据权利要求1所述的屏蔽体，其中，
所述辐射屏蔽部以在所述磁屏蔽部中的沿所述内外表面的一个方向上隔着间隔分离为多个的方式成膜。
5.根据权利要求1所述的屏蔽体，其中，
成膜于所述磁屏蔽部及该磁屏蔽的所述辐射屏蔽部以在沿所述内外表面的一个方向上分离为多个组的方式设置，且相邻的所述组彼此以从地磁的方向观察一部分重合的方式设置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的屏蔽体，其中，
所述辐射屏蔽部以呈多个层的方式成膜于所述内外表面中的至少一侧，且随着远离所述内外表面而所述层与所述磁屏蔽部的热变形量之差阶段性变大。
7.一种超导加速器，其具备：
超导加速空腔，其形成对带电粒子束进行加速的空间；
制冷剂槽，其配置于所述超导加速空腔的外周侧而在与所述超导加速空腔之间形成填充对该超导加速空腔进行冷却的制冷剂的制冷剂空间；及
权利要求1至6中任一项所述的屏蔽体，其配置于所述制冷剂槽的外周侧，且覆盖所述制冷剂槽及所述超导加速空腔。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015-110877 | 2015-05-29 | ||
| JP2015110877A JP6523047B2 (ja) | 2015-05-29 | 2015-05-29 | シールド体、及び超伝導加速器 |
| PCT/JP2016/064913 WO2016194635A1 (ja) | 2015-05-29 | 2016-05-19 | シールド体、及び超伝導加速器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107710882A true CN107710882A (zh) | 2018-02-16 |
| CN107710882B CN107710882B (zh) | 2020-02-21 |
Family
ID=57440880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201680029899.7A Active CN107710882B (zh) | 2015-05-29 | 2016-05-19 | 屏蔽体及超导加速器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10314158B2 (zh) |
| EP (1) | EP3307032B1 (zh) |
| JP (1) | JP6523047B2 (zh) |
| KR (1) | KR102012117B1 (zh) |
| CN (1) | CN107710882B (zh) |
| WO (1) | WO2016194635A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110536535A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-12-03 | 西安交通大学 | 一种用于高能粒子加速器的束屏 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5985011B1 (ja) * | 2015-06-30 | 2016-09-06 | 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 | 超伝導加速器 |
| US10143076B2 (en) * | 2016-04-12 | 2018-11-27 | Varian Medical Systems, Inc. | Shielding structures for linear accelerators |
| JP6800607B2 (ja) * | 2016-05-06 | 2020-12-16 | 三菱重工機械システム株式会社 | 加速空洞、加速器及び加速空洞の共振周波数調整方法 |
| GB2575637B (en) * | 2018-07-16 | 2022-06-29 | Elekta ltd | Radiotherapy apparatus |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1550061A (zh) * | 2001-08-30 | 2004-11-24 | 采用超导技术的军舰用电机、用于船舶的电驱动装置以及用于军舰的电动舵推进器 | |
| US20090184252A1 (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-23 | Keiichi Tanaka | X-ray analyzer |
| CN103009709A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 李贵祥 | 隔热磁屏蔽超导体复合板 |
| CN103700461A (zh) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 通用电气公司 | 超导磁体系统 |
| CN104335063A (zh) * | 2012-06-12 | 2015-02-04 | 英国西门子公司 | 具有致冷剂容器的超导磁体设备 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02114599A (ja) | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Kobe Steel Ltd | 磁気シールド板 |
| JPH02114598A (ja) | 1988-10-24 | 1990-04-26 | Kobe Steel Ltd | 磁気シールド板 |
| CA2028242C (en) * | 1989-10-23 | 1997-08-19 | Ikuo Itoh | Superconducting magnetic shield and process for preparing the same |
| JPH0682949B2 (ja) * | 1990-03-23 | 1994-10-19 | 新日本製鐵株式会社 | 超電導磁気シールド体およびその製造方法 |
| JPH0736479B2 (ja) * | 1989-10-23 | 1995-04-19 | 新日本製鐵株式会社 | Ｎｂ―Ｔｉ系超電導磁気シールド材の製造方法 |
| JP2910349B2 (ja) * | 1991-08-10 | 1999-06-23 | ダイキン工業株式会社 | 極低温冷凍機 |
| JPH05109497A (ja) * | 1991-10-15 | 1993-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | 荷電粒子偏向電磁石装置 |
| JPH06289200A (ja) * | 1993-04-01 | 1994-10-18 | Hitachi Medical Corp | 荷電粒子線加速器 |
| JPH07245426A (ja) | 1994-03-07 | 1995-09-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超電導加速器用クライオスタット |
| JP2801523B2 (ja) * | 1994-06-14 | 1998-09-21 | 三菱電機株式会社 | 超伝導加速空洞 |
| JPH08288100A (ja) | 1995-04-10 | 1996-11-01 | Toshiba Fa Syst Eng Kk | 小型荷電粒子加速装置 |
| JP3968211B2 (ja) * | 2000-08-31 | 2007-08-29 | 株式会社日立製作所 | 微弱磁場計測デュワー |
| JP3469213B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2003-11-25 | 株式会社日立製作所 | 磁場印加試料観察システム |
| US7205643B2 (en) * | 2005-03-08 | 2007-04-17 | David Walter Smith | Stray field shielding structure for semiconductors |
| US20070184285A1 (en) * | 2006-02-08 | 2007-08-09 | Dean Tran | Light weight x-ray radiation shield for electronics components and related fabrication method |
| JP2008085204A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
| JP5181389B2 (ja) * | 2007-12-25 | 2013-04-10 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | Ｘ線分析装置 |
| JP5494975B2 (ja) * | 2008-05-27 | 2014-05-21 | 学校法人中部大学 | 超伝導テープ線材及びその製造方法 |
| GB2467596B (en) * | 2009-02-10 | 2011-01-12 | Siemens Magnet Technology Ltd | A thermal radiation shield, a cryostat containing a cooled magnet and an MRI system comprising a radiation shield |
| JP5937025B2 (ja) | 2013-02-15 | 2016-06-22 | 住友重機械工業株式会社 | 超電導磁気シールド装置 |
-
2015
- 2015-05-29 JP JP2015110877A patent/JP6523047B2/ja active Active
-
2016
- 2016-05-19 EP EP16803070.8A patent/EP3307032B1/en active Active
- 2016-05-19 CN CN201680029899.7A patent/CN107710882B/zh active Active
- 2016-05-19 KR KR1020177033949A patent/KR102012117B1/ko active IP Right Grant
- 2016-05-19 WO PCT/JP2016/064913 patent/WO2016194635A1/ja active Application Filing
- 2016-05-19 US US15/576,595 patent/US10314158B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1550061A (zh) * | 2001-08-30 | 2004-11-24 | 采用超导技术的军舰用电机、用于船舶的电驱动装置以及用于军舰的电动舵推进器 | |
| US20090184252A1 (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-23 | Keiichi Tanaka | X-ray analyzer |
| CN103009709A (zh) * | 2011-09-20 | 2013-04-03 | 李贵祥 | 隔热磁屏蔽超导体复合板 |
| CN104335063A (zh) * | 2012-06-12 | 2015-02-04 | 英国西门子公司 | 具有致冷剂容器的超导磁体设备 |
| CN103700461A (zh) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 通用电气公司 | 超导磁体系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110536535A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-12-03 | 西安交通大学 | 一种用于高能粒子加速器的束屏 |
| CN110536535B (zh) * | 2019-07-12 | 2020-06-19 | 西安交通大学 | 一种用于高能粒子加速器的束屏 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3307032A4 (en) | 2019-02-27 |
| EP3307032B1 (en) | 2020-12-16 |
| JP2016225156A (ja) | 2016-12-28 |
| JP6523047B2 (ja) | 2019-05-29 |
| US10314158B2 (en) | 2019-06-04 |
| WO2016194635A1 (ja) | 2016-12-08 |
| KR20180002708A (ko) | 2018-01-08 |
| KR102012117B1 (ko) | 2019-08-19 |
| CN107710882B (zh) | 2020-02-21 |
| EP3307032A1 (en) | 2018-04-11 |
| US20180153028A1 (en) | 2018-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107710882A (zh) | 屏蔽体及超导加速器 | |
| US20120125585A1 (en) | Cmc wall structure with integral cooling channels | |
| CN102986103B (zh) | 超导电缆的连接结构及其布设方法以及超导电缆的连接结构的抽真空方法 | |
| US4176238A (en) | Cooled multiphase ac cable | |
| US10852051B2 (en) | Method of forming a heat switch | |
| EP0114945B1 (en) | High temperature heat resistant structure | |
| US8391937B1 (en) | Radio frequency cavities lined with superconductor-coated tiles | |
| JP4193189B2 (ja) | 耐圧構造薄形プレートヒートパイプとその製造方法 | |
| US20210207770A1 (en) | Composite structure | |
| Krasikov et al. | The ITER thermal shields for the magnet system: specific design, assembly and structural issues | |
| Suetsugu et al. | Development of copper-alloy Matsumoto–Ohtsuka-type vacuum flanges and its application to accelerator beam pipes | |
| Shaat et al. | New analytical model for thermomechanical responses of multi-layered structures with imperfect interfaces | |
| US9010131B2 (en) | Methods and apparatus for Dewar and cold shield assemblies | |
| JP2899715B2 (ja) | 超伝導ウィグラー | |
| Chung et al. | A study on the thermal analyses of the ITER vacuum vessel thermal shield | |
| Kubota et al. | Developments and high heat flux tests of divertor components for LHD | |
| Brutus et al. | Mechanical design of the 704 MHz 5-cell SRF cavity cold mass for CeC PoP experiment | |
| Iwashita et al. | Magnetic Field Shield for SC-Cavity with Thin Nb Sheet | |
| US10232559B2 (en) | Composite structural components with reduced coefficient of thermal expansion | |
| CN101888007A (zh) | 用于热补偿技术滤波器和多路调制器的多层膜柔性壁系统 | |
| LAPORTE | Research on refurbishable thermostructural panels for manned liftingentry vehicles | |
| Wang et al. | Structural design of 648 MHz single spoke resonator prototype at CSNS | |
| JP2868936B2 (ja) | 超電導磁石 | |
| Xiao et al. | Determination of LCLS-II Gun-2 Prototype Dimensions | |
| CN116186905A (zh) | 基于能流定向输运的高热载荷疏导设计方法及热防护系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |