CN108024437A - 带一体化真空盒的花瓣形加速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带一体化真空盒的花瓣形加速器，包括加速腔，所述加速腔包括上腔和下腔，所述加速器还包括真空盒基体，在所述真空盒基体上构造有多个真空盒，所述真空盒包括供电子穿过的孔，所述真空盒基体被夹在所述上腔和所述下腔的边缘之间，以使得所述供电子穿过的孔与所述加速腔内部连通。该加速器通过一体化真空盒和加速腔内部连通，且无需法兰和波纹管，克服了采用该两种部件连接时的诸多缺陷。

Description

带一体化真空盒的花瓣形加速器

技术领域

本发明涉及一种加速器，特别是一种具有一体化真空盒的花瓣形加速器。

背景技术

花瓣形加速器通常包括加速腔、电子枪、高频功率源和回转磁铁等部分。加速腔为一个截面为圆形的同轴谐振腔，在加速腔内沿着径向分布有加速电场，在加速腔外沿着加速腔周向设置多个真空盒和回转磁铁，电子在加速腔内加速后射入真空盒内，在回转磁铁的牵引下发生偏转，重新进入加速腔内被加速。因为电子加速的路径看起来像是花朵的花瓣，所以这类加速器通常被称为花瓣形加速器。

在现有的花瓣形加速器中，每块回转磁铁的极板间都插入一个真空盒，每个真空盒都单独加工、焊接成型，然后通过波纹管和法兰与加速腔连接。例如中国专利CN201667758U公开的花瓣形加速器中，回转磁体和真空盒分散在加速腔的外侧，每个真空盒都是单独和加速腔连接的。这样做法有如下4个缺点。

1、波纹管和法兰都属于加速器的成本消耗。

2、波纹管和法兰占据了部分有用空间，使加速器对高频功率的利用率减少。

3、花瓣形加速器中通常根据需要会设置多个真空盒，每增加一个真空盒就需要通过法兰连接，而每增加一个法兰就增加一个真空接口，增加了真空检漏的麻烦。

4、加速器对各个真空盒的定位和准直精度要求极高，在安装过程中消耗了很多精力。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种带有一体化真空盒的加速器。

为了实现上述目的，本发明提供的带一体化真空盒的花瓣形加速器，包括加速腔，所述加速腔包括上腔和下腔，所述加速器还包括真空盒基体，在所述真空盒基体上构造有多个真空盒，所述真空盒包括供电子穿过的孔，所述真空盒基体被夹在所述上腔和所述下腔的边缘之间，以使得所述供电子穿过的孔与所述加速腔内部连通。

可选地或优选地，所述真空盒基体为环绕所述加速腔的板材，所述板材具有能够构造出所述真空盒的厚度，所述供电子穿过的孔被构造在所述板材的内侧面。

可选地或优选地，所述板材被加工出作为所述真空盒内供电子偏转运动的槽体，所述槽体在所述板材的厚度方向上贯通，在所述槽体的上下两面设置有封板。

可选地或优选地，所述板材沿着上表面或下表面被加工出作为所述真空盒内供电子偏转运动的槽体，所述槽体在所述板材的厚度方向上不贯通，在所述槽体被加工出的面上设置有封板。

可选地或优选地，所述封板焊接在所述槽体上。

可选地或优选地，所述真空盒还包括束流通孔，所述束流通孔自所述板材的内侧连通至所述槽体。

可选地或优选地，所述上腔的下边缘具有第一凸缘，所述下腔的上边缘具有第二凸缘，所述真空盒基体被夹在所述第一凸缘和所述第二凸缘之间。

可选地或优选地，所述真空盒基体、第一凸缘和第二凸缘通过连接件固定连接。

可选地或优选地，所述真空盒基体与所述上腔和所述下腔的配合位置设有用于密封配合间隙的密封件。

可选地或优选地，所述真空盒被构造位置的真空盒基体厚度大于所述真空盒基体其他部分的厚度。

本发明提供的带一体化真空盒的花瓣形加速器，在设计时将加速腔分为上腔和下腔，在上腔和下腔的边缘之间设置有一个真空盒基体，花瓣形加速器的多个真空盒均构造在该真空盒基体上，当上腔和下腔将真空盒基体夹住后，真空盒的供电子穿过的孔就会直接与加速腔的内部连通，省去了法兰和波纹管等连接部件。这样的优点包括：

1、省去波纹管和连接法兰，降低了加速器的部分成本。

2、节省出波纹管和连接法兰所占用的空间，有利于增大加速腔的直径，以便提高对高频功率的利用率。

3、减少很多法兰接口，从而减少真空检漏工作量。

4、此外，多个真空盒是以这样一种一体化的方式构造在真空盒基体上的，不再像传统的分体式真空盒那样，在安装时需要逐个定位和对准。

附图说明

图1为本发明实施例提供的带一体化真空盒的花瓣形加速器的主视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的带一体化真空盒的花瓣形加速器的俯剖结构示意图。

图中：

1.上腔 2.下腔 3.真空盒基体 4.真空盒 101.第一凸缘 201.第二凸缘 401.供电子穿过的孔 402.槽体 403.束流通孔

具体实施方式

下面将参考附图中示出的若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，描述这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

本发明的实施例提供了一种具有一体化真空盒的花瓣形加速器。在本发明的实施例中，如无其他特别的声明，术语“花瓣形加速器”指的是一种中间设置有一个加速腔(同轴谐振腔)，周围分布有多个真空盒和回转磁铁的加速器，工作时，加速腔的径向分布有加速电场，电子被加速后进入到真空盒内，在回转磁铁的作用下改变方向，重新进入加速腔内加速，电子的运动轨迹近似于花朵的花瓣形状，因此在本领域中常称其为花瓣形加速器。

在本发明的实施例中，如无其他特别的声明，术语“多个”指的是两个以上。

为了方便描述组成加速器各部分的连接关系和/或位置关系，本发明实施例可能会采用“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”等描述位置关系的术语，但应当理解的是，这些描述仅是为了结合附图方便对各部分的相对位置进行说明，并不一定构成对本发明保护范围的限定。

根据本发明的实施例，如图1-2所示，一种带一体化真空盒的花瓣形加速器，包括加速腔，该加速腔具体分为上腔1和下腔2两部分，上腔1和下腔2的结构完全或基本上是对称的，上腔1和下腔2在对接后则构成了完整的加速腔。加速器还包括真空盒基体3，真空盒基体3上构造有多个真空盒4，由于多个真空盒4构造在同一个真空盒基体3上，因此可以称之为一体化真空盒。真空盒4包括供电子穿过的孔401，该孔401分为两种，一种为入射孔，供加速腔内加速后的电子进入到真空盒内，另一种为出射孔，供在真空盒4内发生偏转的电子重新从真空盒内射出，再次进入到加速腔内部加速。

真空盒基体3被夹上腔1和下腔2之间，具体是夹在上腔1和下腔2的边缘之间。在一个实施例中，上腔1的下边缘与真空盒基体3的上表面扣合，下腔2的上边缘与真空盒基体3的下表面扣合，从而使得真空盒上的供电子穿过的孔401与加速腔的内部连通，采用这样的连接方式，真空盒4与加速腔之间不再需要法兰和波纹管对接，省去了现有技术中需要将真空盒逐一定位和对准加速腔上的连接孔的工序，并且减少很多法兰接口，从而减少真空检漏的工作量。此外，节省出了法兰和波纹管占用的空间，可以将加速腔的直径设计得更大，增长电子的加速路程，从而提高高频功率的利用率。

根据本发明的实施例，真空盒基体3为围绕加速腔设置的板材。板材的形状并不构成对本发明的限定，其只需要在厚度上满足构造出真空盒内部空间即可。在一个实施例中，真空盒基体3为一环形的板材(如图2所示)，但可以理解的是，板材的外周也可以是大体上呈环形的。上腔1和下腔2设置在环形板材的中间。在环形板材的周向间隔的构造出多个真空盒4，真空盒4上电子入射孔和出射孔均被构造在板的内侧面上，从而使得板材被上腔1和下腔2夹住后，入射孔和出射孔与加速腔内部连通。

构造真空盒的方式可以有多种。在一些实施例中，可以采用铣削、车削等机床加工的方式加工出真空盒内的空间以及用于供电子穿过的孔。在另一些实施例中，也可以采用粉末冶金、3D打印等一体成型技术来构造出真空盒基体及真空盒。

在一个实施例中，如前文所述，真空盒基体3为环状的板材，在板材上加工出供电子偏转运动的槽体402，槽体402的形状和电子在偏转磁铁作用下发生偏转运动的轨迹匹配，为弧形或大体上是弧形的。作为优选的改进，在板材上还可以加工出束流通孔403，用于束集进入或准备射出真空盒的电子。束流通孔403一端和槽体402连通，另一端导通至环状板材的内侧，在内侧端部同时形成了供电子穿过的入射孔和出射孔。在加工槽体402时，槽体402在纵向上既可以贯通板材，也可以不贯通板材。即在采用如铣削加工的方式时，既可以纵向上铣通板材，也可以不铣通，这可以取决于环形板材的厚度，如果比较厚，具有足够的尺寸来形成槽体402，则可以不铣通，而在板材较薄时可以采用铣通的方式。在贯通板材的情形下，需要在槽体402两面上均设置封板(图中未示出)，将槽体402空间封闭起来。在不贯通的情形下，只需要在槽体402被加工的一面设置封板。如图2所示，槽体402大致被加工在板材中部靠内侧的位置，槽体402的两端分别连通束流通孔403。采用以上的加工方式，只需要通过数控机床就可以完成真空盒的构造，铣削槽体、车削通孔的位置、尺寸和精度都比较容易控制，有利于精确控制各真空盒的加工精度。

封板和槽体402的连接方式优选采用焊接，因为焊接会在封板和槽体402的连接处产生焊缝，焊缝对槽体402内部空间的封闭较为紧密，使得真空盒的密封性更好。

上腔1和下腔2的边缘在与真空盒基体3对接时，配合的方式可以有多种，具体的方式根据配合面的形状、构造可以进行适应性的选择和调整。在一个实施例中，上腔1的下边缘在水平方向上伸出第一凸缘101，下腔2的上边缘在水平方向上伸出第二凸缘201，通过第一凸缘101和第二凸缘201将两者之间的真空盒基体3夹住。如前文所述的实施例，真空盒基体3可以为环形板材，此时第一凸缘101贴合在环形板材的上表面，第二凸缘201贴合在环形板材的下表面。作为一种优选的实施例，第一凸缘101、第二凸缘201和真空盒基体3还可以用连接件连接在一起(图中未示出)，使得三者之间的结合更加紧密，避免真空盒基体3发生移动或尽可能避免真空盒基体3与上腔1、下腔2的结合面产生缝隙。在一个实施例中，连接件为螺栓组件，即通过螺栓的螺柱贯穿第一凸缘101、第二凸缘201以及板材上未构造真空盒的部位，然后用螺母进行紧固。在其他一些实施例中，本领域技术人员也可以根据连接要求采用其他连接件。

根据本发明的实施例，真空盒基体3与上腔1、下腔2的配合位置设有用于密封配合间隙的密封件(图中未示出)，例如使用密封圈对上下腔与真空盒基体的配合处进行密封，这样可以更好地密封加速腔内部的真空环境。

在一些实施例中，真空盒4被构造位置的真空盒基体3厚度大于所述真空盒基体3其他部分的厚度。在电子束运动的过程中，可能会具有比较高的能量，真空盒部分的厚度较厚有利于增强真空盒的稳定性。在一个实施例中，真空盒基体3采用上文叙述的环形板材，如图1所示，环形板材靠近内侧部分的厚度略厚于其他部分，该较厚的部分即为真空盒所在的位置。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.带一体化真空盒的花瓣形加速器，包括加速腔，其特征在于，所述加速腔包括上腔和下腔，所述加速器还包括真空盒基体，在所述真空盒基体上构造有多个真空盒，所述真空盒包括供电子穿过的孔，所述真空盒基体被夹在所述上腔和所述下腔的边缘之间，以使得所述供电子穿过的孔与所述加速腔内部连通。

2.根据权利要求1所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述真空盒基体为环绕所述加速腔的板材，所述板材具有能够构造出所述真空盒的厚度，所述供电子穿过的孔被构造在所述板材的内侧面。

3.根据权利要求2所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述板材被加工出作为所述真空盒内供电子偏转运动的槽体，所述槽体在所述板材的厚度方向上贯通，在所述槽体的上下两面设置有封板。

4.根据权利要求2所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述板材沿着上表面或下表面被加工出作为所述真空盒内供电子偏转运动的槽体，所述槽体在所述板材的厚度方向上不贯通，在所述槽体被加工出的面上设置有封板。

5.根据权利要求3或4所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述封板焊接在所述槽体上。

6.根据权利要求3或4所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述真空盒还包括束流通孔，所述束流通孔自所述板材的内侧连通至所述槽体。

7.根据权利要求1-4任一所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述上腔的下边缘具有第一凸缘，所述下腔的上边缘具有第二凸缘，所述真空盒基体被夹在所述第一凸缘和所述第二凸缘之间。

8.根据权利要求7所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述真空盒基体、第一凸缘和第二凸缘通过连接件固定连接。

9.根据权利要求1-4任一所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述真空盒基体与所述上腔和所述下腔的配合位置设有用于密封配合间隙的密封件。

10.根据权利要求1-4任一所述的带一体化真空盒的花瓣形加速器，其特征在于，所述真空盒被构造位置的真空盒基体厚度大于所述真空盒基体其他部分的厚度。