CN109275256A - 射频输入耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种射频输入耦合器，包括耦合器本体和陶瓷窗，所述耦合器本体和所述陶瓷窗之间采用分离式结构；所述耦合器本体包括内导体和外导体，所述内导体的侧壁内部设有蛇形流道，所述外导体的内部设有蛇形流道，所述外导体上设有冷却介质进口和冷却介质出口；所述内导体和所述外导体之间以耦合环相连接，所述耦合环内部设有用于连通所述内导体内部蛇形流道和所述外导体内部蛇形流道的耦合环流道；所述陶瓷窗为平板型陶瓷窗，包括陶瓷窗内导体、陶瓷窗外导体和陶瓷片。本发明的陶瓷窗结构简单紧凑，制作难度和成本较低，所采用的蛇形流道能够快速带出功率损耗引起的发热，散热效果显著，能够较好满足大功率加速器的射频输入需求。
Description
技术领域
本发明属于加速器技术领域，特别涉及一种射频输入耦合器。
背景技术
射频输入耦合器的作用是将射频功率馈入到加速器的加速腔体中，从而在加速腔体内建立加速粒子所需的电磁场。加速器束流功率越大，其需要射频输入耦合器馈入的功率也就越高。近年来，医疗灭菌、进出口动植物检疫等领域开始采用高功率辐照加速器以应对大规模批量辐照处理的迫切需求；而在粒子物理等科研领域，强流高能大功率加速器也成为研究的热点课题，这些大功率加速器需要向其腔体中馈入几十至上百kW级的平均射频功率，因此显著增加了射频输入耦合器的研发难度和制造成本。
目前，正在研究的高功率射频输入耦合器其陶瓷窗本身结构复杂，制造难度大，成本高昂；耦合器本体的水冷结构常采用双螺旋形流道等结构，其散热效果有待进一步提高；陶瓷窗所采用的陶瓷片材料在高功率条件下会产生较高的传输损耗，对射频功率的提高形成限制。
发明内容
为解决目前高功率射频输入耦合器存在的上述问题，本发明提供了一种射频输入耦合器。
所述射频输入耦合器包括耦合器本体和陶瓷窗，所述耦合器本体和所述陶瓷窗之间采用分离式结构；所述耦合器本体包括内导体和外导体，所述内导体的侧壁内部设有蛇形流道，所述外导体的内部设有蛇形流道，所述外导体上设有冷却介质进口和冷却介质出口；所述内导体和所述外导体之间以耦合环相连接，所述耦合环内部设有用于连通所述内导体内部蛇形流道和所述外导体内部蛇形流道的耦合环流道；所述陶瓷窗为平板型陶瓷窗，包括陶瓷窗内导体、陶瓷窗外导体和陶瓷片。
根据一个实施例，所述内导体上与所述陶瓷窗的连接端设有圆锥形变径段。
根据一个实施例，所述外导体上与所述陶瓷窗的连接端设有圆锥形变径段。
根据一个实施例，所述耦合环为U形。
根据一个实施例，所述陶瓷窗内导体或所述陶瓷窗外导体上设有圆锥形变径段。
根据一个实施例，所述耦合器本体与所述陶瓷窗之间采用法兰连接。
根据一个实施例，所述耦合器本体材质为无氧铜。
根据一个实施例，所述陶瓷窗除所述陶瓷片以外的材质为无氧铜。
根据一个实施例，所述陶瓷片的材质为纯度99％(质量百分比)的氧化铝陶瓷。
根据一个实施例，所述外导体外部设有真空活套法兰。
本发明的射频输入耦合器的耦合器本体和陶瓷窗之间采用了分离式结构，其陶瓷窗结构简单紧凑，制作难度和成本较低；耦合器本体内导体、外导体的蛇形流道，以及耦合环内的耦合环流道共同构成耦合器本体的冷却流道，通过冷却介质的流通能够快速带出功率损耗引起的发热，散热效果明显优于双螺旋形流道等水冷结构，能够较好满足大功率加速器的射频输入需求，馈入射频功率可稳定在百kW级。
附图说明
图1为根据本发明实施例的射频输入耦合器立体结构示意图。
图2为根据本发明实施例的射频输入耦合器轴向结构剖视图。
图3为根据本发明实施例的射频输入耦合器外导体蛇形流道结构示意图。
图4为根据本发明实施例的射频输入耦合器耦合环立体结构示意图。
附图标记：1.内导体，2.外导体，3.冷却介质进、出口，4.耦合环，5.陶瓷窗内导体，6.陶瓷窗外导体，7.陶瓷片，8.内导体圆锥形变径段，9.外导体圆锥形变径段，10.陶瓷窗圆锥形变径段，11.法兰，12.真空活套法兰。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。
在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明的实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚地示出各个部件的细节，附图中的各个部件并不是按比例绘制的，所以附图中的各个部件的比例也不应作为一种限制。
如图1-2所示，本发明的射频输入耦合器包括耦合器本体和陶瓷窗，所述耦合器本体和所述陶瓷窗之间采用分离式结构；所述耦合器本体包括内导体1和外导体2，所述内导体1的侧壁内部设有蛇形流道，所述外导体2的内部设有蛇形流道(如图3所示)，所述外导体2上设有冷却介质进口和冷却介质出口；所述内导体1和所述外导体2之间以耦合环4相连接，所述耦合环4内部设有用于连通所述内导体1内部蛇形流道和所述外导体2内部蛇形流道的耦合环流道(如图4所示)；所述陶瓷窗为平板型陶瓷窗，包括陶瓷窗内导体5、陶瓷窗外导体6和陶瓷片7。
本发明的耦合器本体和陶瓷窗之间采用了分离式结构，其陶瓷窗结构简单紧凑，制作难度和成本较低；耦合器本体的内导体1、外导体2的蛇形流道，以及耦合环4内的耦合环流道共同构成耦合器本体的冷却流道，可较好覆盖耦合器本体的各发热区域，通过冷却介质的流动能够将功率损耗产生的热量快速带出，避免传输高功率时温度过高引起的机械变形。实际应用证明，其散热效果明显优于双螺旋形流道等水冷结构。
根据一个示例，所述内导体1上与所述陶瓷窗的连接端设有圆锥形变径段，便于实现阻抗匹配。
根据一个示例，所述外导体2上与所述陶瓷窗的连接端设有圆锥形变径段，便于实现阻抗匹配。
根据一个示例，所述耦合环4为U形，便于耦合器本体内导体1和外导体2的连通。
根据一个示例，所述陶瓷窗内导体5或所述陶瓷窗外导体6上设有圆锥形变径段，便于实现阻抗匹配，抵消陶瓷片7的影响。
根据一个示例，所述耦合器本体与所述陶瓷窗之间采用法兰11连接。
根据一个示例，所述耦合器本体材质为无氧铜。
根据一个示例，所述陶瓷窗除所述陶瓷片7以外的材质为无氧铜。
根据一个示例，所述陶瓷片7的材质为纯度99％(质量百分比)的氧化铝陶瓷，具有高频损耗小的优点，能够有效降低高功率传输时的损耗，提高馈入功率。
根据一个示例，所述外导体2外部设有真空活套法兰12，用于与加速腔连接，可以旋转从而实现耦合角度的调节。
虽然根据本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (10)
1.一种射频输入耦合器，其特征在于：所述射频输入耦合器包括耦合器本体和陶瓷窗，所述耦合器本体和所述陶瓷窗之间采用分离式结构；所述耦合器本体包括内导体和外导体，所述内导体的侧壁内部设有蛇形流道，所述外导体的内部设有蛇形流道，所述外导体上设有冷却介质进口和冷却介质出口；所述内导体和所述外导体之间以耦合环相连接，所述耦合环内部设有用于连通所述内导体内部蛇形流道和所述外导体内部蛇形流道的耦合环流道；所述陶瓷窗为平板型陶瓷窗，包括陶瓷窗内导体、陶瓷窗外导体和陶瓷片。
2.根据权利要求1所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述内导体上与所述陶瓷窗的连接端设有圆锥形变径段。
3.根据权利要求1所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述外导体上与所述陶瓷窗的连接端设有圆锥形变径段。
4.根据权利要求1-3任一项所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述耦合环为U形。
5.根据权利要求1所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述陶瓷窗内导体或所述陶瓷窗外导体上设有圆锥形变径段。
6.根据权利要求1-5任一项所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述耦合器本体与所述陶瓷窗之间采用法兰连接。
7.根据权利要求1-5任一项所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述耦合器本体材质为无氧铜。
8.根据权利要求1-5任一项所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述陶瓷窗除所述陶瓷片以外的材质为无氧铜。
9.根据权利要求1所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述陶瓷片的材质为纯度99％(质量百分比)的氧化铝陶瓷。
10.根据权利要求1-3、5、9任一项所述的射频输入耦合器，其特征在于：所述外导体外部设有真空活套法兰。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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