CN108633161A - 超导加速器、超导腔及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种超导加速器、超导腔及超导腔的制造方法，涉及超导加速器技术领域。该超导腔包括至少一个腔体，该制造方法包括：形成至少一组腔壳，每组腔壳包括两个腔壳，每个腔壳均设有凹腔和开口；将每组腔壳中的两个腔壳沿第一方向对接，且对接的两个腔壳的凹腔相向设置；在每组腔壳中的两个腔壳的对接处进行双面焊接，以形成至少一个腔体。

Description

超导加速器、超导腔及其制造方法

技术领域

本公开涉及超导加速器技术领域，具体而言，涉及一种超导加速器、超导腔及超导腔的制造方法。

背景技术

加速器是一种使带电粒子增加速度(动能)的装置，其中，超导加速器的功耗和尺寸较小，因而获得了较为广泛的应用。在超导加速器中，超导腔是核心部件，带电粒子束可经过超导腔，在超导腔产生的加速电场下加速。目前，超导腔一般包括腔体，且腔体一般由两个腔壳对接形成，且两端贯通，以供带电粒子束通过。

现有技术中，通常采用外部焊接工艺将两个腔壳连接，即在两个腔壳的对接处的外侧进行焊接，使材料向内部熔融直至熔透，从而在内部成型，但这需要精确控制焊接过程，以控制材料熔融程度，准确保证焊接质量，因而操作难度较大。同时，为了保证焊接的稳固，即便焊接位置的表面质量较差，也难以进行修复，使得产品质量难以提高。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种超导加速器、超导腔及超导腔的制造方法，可降低工艺难度，并提高产品质量。

根据本公开的一个方面，提供一种超导腔的制造方法，所述超导腔包括至少一个腔体，所述制造方法包括：

形成至少一组腔壳，每组所述腔壳包括两个所述腔壳，每个所述腔壳均设有凹腔和开口；

将每组所述腔壳中的两个所述腔壳沿第一方向对接，且对接的两个所述腔壳的所述凹腔相向设置；

在每组所述腔壳中的两个所述腔壳的对接处进行双面焊接，以形成至少一个所述腔体。

在本公开的一种示例性实施例中，所述腔壳有多组，所述制造方法还包括：

将各所述腔壳沿第一方向排列；

将分属于相邻两组所述腔壳的两个相邻的所述开口连通并焊接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述制造方法还包括：

提供第一粒子束管；

将所述第一粒子束管的一端与位于最外侧的一所述腔壳的所述开口焊接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述制造方法还包括：

提供第二粒子束管；

将所述第二粒子束管的一端与位于最外侧的一所述腔壳的所述开口焊接，且各所述腔体位于所述第二粒子束管和所述第一粒子束管之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述制造方法还包括：

提供第一耦合器束管，所述第一耦合器束管用于安装主耦合器；

将所述第一耦合器束管连通于所述第一粒子束管的外周并焊接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述制造方法还包括：

提供多个第二耦合器束管，所述第二耦合器束管用于安装高阶模耦合器；

将各所述第二耦合器束管分别连通于所述第一粒子束管和所述第二粒子束管的外周并焊接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述制造方法还包括：

提供天线束管，所述天线束管用于安装天线；

将所述天线束管连通于所述第二粒子束管的外周并焊接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述腔体为椭球形结构，所述腔壳为半椭球形结构。

根据本公开的一个方面，提供一种超导腔，所述超导腔由上述任意一项所述的制造方法制得。

根据本公开的一个方面，提供一种超导加速器，包括上述任意一项所述的超导腔。

本公开的超导加速器、超导腔及超导腔的制造方法，由于每组腔壳中的两个腔壳在对接后通过双面焊接连接，以得到至少一个腔体。双面焊接的方式可直接在对接处的内、外侧实现成型，使腔壳的连接更加牢固，免于通过材料熔透实现内部成型，从而降低对焊接操作的要求，使工艺难度降低。同时，由于内侧和外侧均进行了焊接，可保证焊接位置的牢固，因而在焊接位置的表面质量较差时，可通过打磨等工艺进行修复，有利于提高产品质量，使成品率提升。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施方式超导腔的制造方法的流程图。

图2为本公开实施方式超导腔的制造方法的步骤S130的示意图。

图3为本公开实施方式超导腔的制造方法中腔壳的示意图。

图4为本公开实施方式超导腔的制造方法的步骤S150的示意图。

图5为本公开实施方式超导腔的示意图。

图中：1、腔体；11、腔壳；111、凹腔；112、开口；2、第一粒子束管；3、第二粒子束管；4、第一耦合器束管；5、第二耦合器束管；6、天线束管。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种超导腔的制造方法，该超导腔可包括至少一个腔体，例如，该超导腔为650MHz 2cell超导腔，即包括两个腔体，当然，也可以是其它超导腔，在此不做特殊限定。

如图1所示，该制造方法可以包括：

步骤S110、形成至少一组腔壳，每组所述腔壳包括两个所述腔壳，每个所述腔壳均设有凹腔和开口。

步骤S120、将每组所述腔壳中的两个所述腔壳沿第一方向对接，且对接的两个所述腔壳的所述凹腔相向设置。

步骤S130、在每组所述腔壳中的两个所述腔壳的对接处进行双面焊接，以形成至少一个所述腔体。

本公开实施方式的制造方法，可在同一组的两个腔壳对接后进行双面焊接，即在对接处的外侧和内侧均进行焊接，以得到至少一个腔体。双面焊接的方式可直接在对接处的内、外侧实现成型，使腔壳的连接更加牢固，免于通过材料熔透实现内部成型，从而降低对焊接操作的要求，使工艺难度降低。同时，由于内侧和外侧均进行了焊接，可保证焊接位置的牢固，在焊接位置的表面质量较差时，可通过打磨等工艺进行修复，从而有利于提高产品质量，使成品率提升。

下面结合图1-图5对本公开制造方法的各步骤进行详细说明：

在步骤S110中，如图2和图4所示，形成至少一组腔壳11，每组腔壳11包括两个腔壳11，每个腔壳11均设有凹腔111和开口112。

腔壳11可以有一组、两组或更多组，每个每腔壳11均包括两个腔壳11，各组腔壳11的各个腔壳11结构相同，如图3所示，以一个腔壳11为例，腔壳11可为半椭球形结构，当然，也可以是球形或其它形状，在此不做特殊限定。开口112可开设于凹腔111的底部，并与凹腔111连通，且开口112可向外延伸。

每个腔壳11的材料可为铌或其它超导材料。形成腔壳11的工艺可以是冲压工艺，例如，可对一超导材料的圆盘进行冲压，形成半椭球形或半球形的腔壳11。

在步骤S120中，将每组腔壳11中的两个腔壳11沿第一方向对接，且对接的两个腔壳11的凹腔111相向设置。

第一方向可为带电粒子束的方向，该带电粒子可以是电子。对于同一组的两个腔壳11，可将该两个腔壳11沿第一方向排布，凹腔111相向设置，也就是使凹腔111的凹陷方向相反，两个腔壳11的开口112的中心可位于同一直线，并将各自的凹腔111的边缘贴合，使得该组的两个腔壳11围成一腔体1。

如图4所示，若腔壳11有多组，可将各组腔壳11沿第一方向分布，每组腔壳11的两个腔壳11可围成一个腔体1，由此，可围成多个腔体1，例如，两组腔壳11可围成两个腔体1。

如图2和图4所示，在步骤S130中，在每组腔壳11中的两个腔壳11的对接处进行双面焊接，以形成至少一个腔体1。

上述的双面焊接可以包括：在两个腔壳11的对接处的内表面进行焊接，即内部焊接，在进行内部焊接时，可将焊接装置，例如焊枪，由开口112伸入腔壳11围成的腔体1内。然后，在两个腔壳11的对接处的外表面焊接，即进行外部焊接。当然，也可以先进行外部焊接，再进行内部焊接。在形成的腔体1的外表面和内表面均可形成环形的焊缝。

如图4所示，在一实施方式中，腔壳11有多组，本公开的制造方法还可以包括：

步骤S140、将各腔壳11沿第一方向排列。

可将每个腔壳11沿第一方向排列，每组的两个腔壳11的凹腔111相向设置，且任一组中一腔壳11的开口112可与一相邻组中一腔壳11的开口112正对。

步骤S150、将分属于相邻两组腔壳11的两个相邻的开口112连通并焊接。

可将分属两组腔壳11的两个正对的开口112对接，并通过双面焊接工艺焊接，双面焊接的具体方式可参考腔壳11焊接，在此不再详述。当然，也可以通过其它工艺连接。

需要说明的是，步骤S140和步骤S150可在步骤S120之前进行，然后在进行步骤S120和步骤S130，从而得到沿第一方向依次连接的多个腔体1，以供带电粒子束通过。当然，步骤S140和步骤S150可在步骤S130之后进行。

在一实施方式中，本公开的制造方法还可以包括：

步骤S160、提供第一粒子束管2。

该第一粒子束管2可为一圆管，可供带电粒子束通过。第一粒子束管2的一端可设有法兰，该法兰可与第一粒子束管2通过焊接方式连接。当然，也可以是一体式结构。

步骤S170、将第一粒子束管2的一端与位于最外侧的一腔壳11的开口112焊接。

举例而言，腔壳11的可有多组，且形成沿第一方向分布的多个腔体1，可将第一粒子束管2一端，与最外侧的一腔壳11的开口112焊接，带电粒子束可由第一粒子束管2进入腔体1，第一粒子束管2的法兰位于其未与腔壳11连接的一端。当然，腔壳11可为一组，第一粒子束管2的一端可与一腔壳11的开口112焊接。

此外，本公开的制造方法还可以包括：

步骤S180、提供第二粒子束管3。

该第二粒子束管3也可为一圆管，可供带电粒子束通过。第一粒子束管2的一端可设有法兰，该法兰可与第二粒子束管3通过焊接方式连接。当然，也可以是一体式结构。

步骤S190、将第二粒子束管3的一端与位于最外侧的一腔壳11的开口112焊接，各腔体1位于第二粒子束管3和第一粒子束管2之间。

举例而言，腔壳11的可有多组，且形成沿第一方向分布的多个腔体1，可将第二粒子束管3一端与最外侧的一腔壳11的开口112焊接，第二粒子束管3的法兰位于其未与腔壳11连接的一端。第二粒子束管3和第一粒子束管2连接的腔壳11不同，第二粒子束管3与上述的第一粒子束管2位于各个腔体1的两侧，即各个腔壳11均位于第二粒子束管3和第一粒子束管2之间。带电粒子束可由第一粒子束管2进入，经过各个腔体1后，由第二粒子束管3出射。当然，腔壳11可为一组，第二粒子束管3的一端可与一腔壳11的开口112焊接。

需要说明的是，上述步骤S160、步骤S170、步骤S180和步骤S190均可在步骤S120之前进行，当然，也可在步骤S130之后进行。

在一实施方式中，本公开的制造方法还可以包括：

步骤S210、提供第一耦合器束管4，所述第一耦合器束管4用于安装主耦合器。

第一耦合器束管4可用于安装主耦合器，且一端设有法兰。

步骤S220、将第一耦合器束管4连通于第一粒子束管2的外周并焊接。

第一耦合器束管4远离其法兰的一端可连通于第一粒子束管2的外周，并可通过焊接方式连接。

上述的步骤S210和步骤S220可在步骤S160之前进行，也可在步骤S170之后进行。

在一实施方式中，本公开的制造方法还可以包括：

步骤S230、提供多个第二耦合器束管5，第二耦合器束管5用于安装高阶模耦合器。

第二耦合器束管5的数量可以是两个，也可以是更多个，且第二耦合器束管5可用于安装主耦合器，且一端设有法兰。

步骤S240、将各第二耦合器束管5连通于第一粒子束管2和第二粒子束管3的外周并焊接。

可将各个第二耦合器束管5远离其法兰的一端分别连通于第一粒子束管2和第二粒子束管3的外周，并可通过焊接方式连接。举例而言，第二耦合器束管5的数量为两个，一个与第一粒子束管2的外周连接，且与第一耦合器束管4正对，另一个与第二粒子束管3的外周连接。

上述的步骤S230和步骤S240可在步骤S170和步骤S180之前进行，也可在步骤S170和步骤S190之后进行。

在一实施方式中，本公开的制造方法还可以包括：

步骤S250、提供天线束管6，天线束管6用于安装天线。

天线束管6的一端设有法兰，且天线束管6的直径可小于第一耦合器束管4和第二耦合器束管5。

步骤S260、将天线束管6连通于第二粒子束管3的外周并焊接。

可通过焊接方式将天线束管6远离其法兰的一端连接于第二粒子束管3的外周，且与第二粒子束管3上的第二耦合器束管5正对。

上述的步骤S250和步骤S260可在步骤S180之前进行，也可在步骤S190之后进行。

本公开实施方式提供一种超导腔，该超导腔由上述任意一实施方式所述的制造方法制得。由于采用了实施方式的制造方法，使得腔壳11的连接更加牢固，免于通过材料熔透实现内部成型，从而降低对焊接操作的要求，使工艺难度降低。同时，由于内侧和外侧均进行了焊接，可保证焊接位置的牢固，在焊接位置的表面质量较差时，可通过打磨等工艺进行修复，从而有利于提高产品质量，使成品率提升。

本公开实施方式还提供一种超导加速器，包括上述的超导腔。有益效果可参考上述的超导腔，在此不再详述。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种超导腔的制造方法，所述超导腔包括至少一个腔体，其特征在于，所述制造方法包括：

形成至少一组腔壳，每组所述腔壳包括两个所述腔壳，每个所述腔壳均设有凹腔和开口；

将每组所述腔壳中的两个所述腔壳沿第一方向对接，且对接的两个所述腔壳的所述凹腔相向设置；

在每组所述腔壳中的两个所述腔壳的对接处进行双面焊接，以形成至少一个所述腔体。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述腔壳有多组，所述制造方法还包括：

将各所述腔壳沿第一方向排列；

将分属于相邻两组所述腔壳的两个相邻的所述开口连通并焊接。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

提供第一粒子束管；

将所述第一粒子束管的一端与位于最外侧的一所述腔壳的所述开口焊接。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

提供第二粒子束管；

将所述第二粒子束管的一端与位于最外侧的一所述腔壳的所述开口焊接，且各所述腔体位于所述第二粒子束管和所述第一粒子束管之间。

5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

提供第一耦合器束管，所述第一耦合器束管用于安装主耦合器；

将所述第一耦合器束管连通于所述第一粒子束管的外周并焊接。

6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

提供多个第二耦合器束管，所述第二耦合器束管用于安装高阶模耦合器；

将各所述第二耦合器束管分别连通于所述第一粒子束管和所述第二粒子束管的外周并焊接。

7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

提供天线束管，所述天线束管用于安装天线；

将所述天线束管连通于所述第二粒子束管的外周并焊接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制造方法，其特征在于，所述腔体为椭球形结构，所述腔壳为半椭球形结构。

9.一种超导腔，其特征在于，所述超导腔由权利要求1-8任一项所述的制造方法制得。

10.一种超导加速器，其特征在于，包括权利要求9所述的超导腔。