CN110431920A - 电磁场控制用部件 - Google Patents
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Abstract
电磁场控制用部件具备：绝缘部件，其由筒状的陶瓷构成，并具有沿着轴向的多个贯通孔；导通部件，其由金属构成，并以具有在所述绝缘部件的外周开口的开口部的方式将所述贯通孔闭塞；以及供电端子，其与所述导通部件连接。该供电端子远离形成所述贯通孔的所述绝缘部件的内壁，并在所述轴向上具有第一端和第二端，所述第一端以及所述第二端中的至少一方比所述供电端子的中央部分更远离所述内壁。
Description
技术领域
本发明涉及电磁场控制用部件。
背景技术
以往，在用于使电子、重粒子等带电粒子加速的加速器中所使用的电磁场控制用部件谋求高速性、高磁场输出性以及高反复性。关于这些性能的提高，由Spring-8的满田史织等提出了陶瓷室内集成脉冲磁铁(Ceramic Chamber Integrated Pulsed-Magnet，以下称为CCIPM。)。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1：满田史织等5名，陶瓷室内集成脉冲磁铁的开发(匠项目研究课题研究课题成果报告书http：//www.jasri.jp/development-search/projects/takumi_report.html)
发明内容
本发明的电磁场控制用部件具备：绝缘部件，其由筒状的陶瓷构成，并具有沿着轴向的多个贯通孔；导通部件，其由金属构成，并以具有在所述绝缘部件的外周开口的开口部的方式将所述贯通孔闭塞；以及供电端子，其与所述导通部件连接，所述供电端子远离所述贯通孔的内壁，并在所述轴向上具有第一端和第二端，所述第一端以及所述第二端中的至少一方比所述供电端子的中央部分更远离所述内壁。
附图说明
图1示出本实施方式的电磁场控制用部件的一例，图1的(a)是立体图，图1的(b)是图1的(a)中的A部的放大图，图1的(c)是图1的(a)中的B部的放大图，图1的(d)是说明供电端子的结构的示意图。
图2是图1的(c)的C-C’线处的剖视图，图2的(a)是一例，图2的(b)是另一例。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的电磁场控制用部件的实施方式的一例进行说明。图1示出本实施方式的电磁场控制用部件的一例，图1的(a)是立体图，图1的(b)是图1的(a)中的A部的放大图，图1的(c)是图1的(a)中的B部的放大图，图1的(d)是说明供电端子的结构的示意图。
另外，图2是图1的(c)的CC'线处的剖视图，图2的(a)是一例，图2的(b)是另一例。需要说明的是，在图2中，为便于识别，将构成供电端子的部件中的一个着色示出。
本示例作为电磁场控制用部件的一实施方式而对CCIPM(陶瓷室内集成脉冲磁铁)的一例进行说明。本示例的CCIPM具备：绝缘部件，其由筒状的陶瓷构成，并具有沿着轴向的多个贯通孔；以及导通部件，其由金属构成，并以具有在绝缘部件的外周开口的开口部的方式将贯通孔闭塞。通过由导通部件将贯通孔闭塞，从而可确保由绝缘部件的内周围起的空间的气密性。
图1所示的电磁场控制用部件10具备由筒状的陶瓷构成的绝缘部件1、由金属构成且沿着轴向延伸的导通部件2、以及与导通部件2连接的供电端子3。需要说明的是，轴向是指由筒状的陶瓷构成的绝缘部件1的中心轴向。在本实施方式中，绝缘部件1呈圆筒状。并且，在配置导通部件2之前，绝缘部件1具有沿着轴向的多个贯通孔。另外，导通部件2位于绝缘部件1的贯通孔内，并以具有在绝缘部件1的外周1a开口的开口部1b的方式将贯通孔闭塞。
并且，导通部件2与供电端子3通过使用了钎焊材料的钎焊而连接。另外，供电端子3具有沿着轴向的第一端31以及第二端32。在此，第一端31是指沿着轴向的方向上的一方的端部，第二端32是指沿着轴向的方向上的另一方的端部。因此，第一端31与第二端32在供电端子3中分离最远。
绝缘部件1由具有电绝缘性以及非磁性的例如氧化铝质陶瓷、氧化锆质陶瓷构成。
需要说明的是，氧化铝质陶瓷是指如下陶瓷：在构成陶瓷的所有成分100质量％之中，将Al换算为Al2O3的氧化铝的含量为90质量％以上。
另外，氧化锆质陶瓷是指如下陶瓷：在构成陶瓷的所有成分100质量％之中，将Zr换算为ZrO2的氧化锆的含量为90质量％以上。
作为绝缘部件1的大小，例如设定为外径为35mm以上且45mm以下，内径为25mm以上且35mm以下，轴向的长度为380mm以上且420mm以下。
并且，位于绝缘部件1的内部的空间4是用于通过高频或者脉冲状的电磁场来使在空间4内移动的电子、重粒子等加速或偏转的空间，因此需要保持真空。需要说明的是，图1所示的法兰9是与用于使空间4成为真空的真空泵连接的部件。
导通部件2是确保导电区域的部件，该导电区域用于供为了使在空间4内移动的电子、重粒子等加速或偏转而激发的感应电流流动。导通部件2优选如图2所示那样沿着绝缘部件1的内周1c。
供电端子3在导通部件2的两端附近分别通过银焊料(例如，BAg-8)等钎焊材料而接合。并且，经由电传输部件5向供电端子3供给电。电传输部件5分别通过将螺钉紧固于供电端子3的螺纹孔3d而被固定。
导通部件2、供电端子3以及电传输部件5例如由铜构成。从电阻的观点来看，优选铜之中的无氧铜。
为了对导通部件2供给电力，需要将供电端子3连接于导通部件2。供电端子3的连接采用了基于钎焊的接合。
在以往的电磁场控制用部件中，在该钎焊中，有时钎焊材料会在被接合部件即供电端子的表面堆起，从而产生与绝缘部件的贯通孔的内壁接触的焊料堆积。内壁上的焊料堆积在使用期间在反复加热以及冷却时，反复膨胀与收缩，并可能由于该膨胀与收缩而在绝缘部件的内壁产生裂缝。在电磁场控制用部件中，位于绝缘部件的内部的空间是用于通过高频或者脉冲状的电磁场来使在空间内移动的电子、重粒子等加速或偏转的空间，需要保持为真空。在以往的电磁场控制部件中，存在如下担忧：因在绝缘部件产生由于焊料堆积引起的裂缝，从而位于绝缘部件的内部的空间的气密性降低。
本实施方式的电磁场控制用部件10中的供电端子3远离贯通孔的内壁1d，第一端31以及第二端32中的至少一方比供电端子3的中央部分更远离内壁1d。另外，也可以换言为第一端31以及第二端32中的至少一方与供电端子3的中央部分相比宽度更窄或者厚度更薄。本实施方式的电磁场控制用部件10通过满足上述那样的结构，从而在钎焊时，钎焊材料不容易在被接合部件即供电端子3的表面堆起，因此可降低产生与绝缘部件1的贯通孔的内壁1d接触那样的焊料堆积的担忧。因此，本实施方式的电磁场控制用部件10在使用期间，即使反复加热以及冷却，也不容易在形成绝缘部件1的贯通孔的内壁1d产生裂缝。因此，能够长时间地维持位于绝缘部件1的内部的空间4的气密性。
需要说明的是，供电端子3中的中央部分是指，例如在供电端子3如图1的(d)所示那样由端部部件3a和中央部件3b构成时，中央部件3b成为中央部分。在供电端子3由一体物件构成时，在将第一端31与第二端32的距离设为长度时，将对长度5等分后的位于中央的部分设为中央部分。另外，远离内壁1d只要通过与到内壁1d的距离进行比较来判断即可。
例如，内壁1d之间的距离、换言之开口部1b的宽度被设定为4mm以上且6mm以下，第一端31以及第二端32中的至少一方的宽度(厚度)被设定为0.5mm以上且1.5mm以下，中央部的宽度被设定为2mm以上且3mm以下。
另外，如图1所示，在供电端子3中，也可以是，第一端31以及第二端32这两端比供电端子3的中央部分更远离内壁1d。
供电端子3也可以是，具备：端部部件3a，其包括第一端31或者第二端32；以及中央部件3b，其包括中央部分，端部部件3a与中央部件3b嵌合。示出了上述结构的一例的图为图1的(d)。
在图1的(d)中，供电端子3由多个平板状的端部部件3a、以及具有凹部3c的中央部件3b构成。并且，通过将端部部件3a嵌合于中央部件3b的凹部3c，从而能够得到供电端子3。需要说明的是，供电端子3中的分割构造并不限定于图1的(d)的结构。例如，端部部件3a也可以是俯视下朝向前端而宽度变窄的等腰梯形的部件。
需要说明的是，关于端部部件3a以及中央部件3b的尺寸，能够根据内壁1d之间的距离、换言之开口部1b的宽度来进行选择。
并且，根据图1的(d)所示的结构，端部部件3a与中央部件3b通过在因嵌合而重合的孔中使用螺栓7a以及螺母7b而紧固。需要说明的是，紧固方法并不限定于上述记载。
另外，供电端子3也可以是至少一部分比绝缘部件1的外周1a更向径向突出的构件。在满足上述那样的结构时，供电端子3的体积变大，因此能够向供电端子3给予大电流，从而能够有效地使在空间4内移动的电子、重粒子等加速或偏转。
另外，在电磁场控制用部件10中，也可以如图2的(a)所示那样，在内壁1d设置有金属化层8。这样，当在内壁1d设置有金属化层8时，钎焊材料不与绝缘部件1直接接触，因此能够进一步抑制绝缘部件1中的裂缝。另外，金属化层8也可以位于绝缘部件1与导通部件2之间。在金属化层8位于绝缘部件1与导电部件2之间的情况下，位于内周1c的附近的金属化层8的端部也可以位于绝缘部件1与导电部件2对置的区域。
金属化层8例如可列举以钼为主要成分且包含锰的材料。另外，在金属化层8的表面也可以设置有以镍为主要成分的金属层。
另外，贯通孔也可以是从绝缘部件1的内周1c朝向外周1a而内壁1d之间的宽度逐渐增大的锥面。在满足上述那样的结构时，绝缘部件1中残留的应力被缓和，因此能够长时间地抑制绝缘部件1中的裂缝。
并且，在为具有锥面的部件时，对置的内壁1d所成的角度θ可以为12°以上且20°以下。在锥角θ为该范围内时，能够在抑制绝缘部件1的机械强度的同时进一步抑制绝缘部件1中的裂缝。需要说明的是，在测定对置的内壁1d所成的角度时，只要如图2的(b)所示那样，在与轴向正交的截面中进行测定即可。
接下来，对本实施方式的电磁场控制用部件的制造方法的一例进行说明。
首先，准备由圆筒状的陶瓷构成且具有沿着轴向的多个贯通孔的绝缘部件。此时，也可以预先在绝缘部件的内壁设置有金属化层、金属层。另外，内壁也可以是从内周朝向外周而内壁之间的宽度逐渐增大的锥面。此外，对置的内壁所成的角度θ也可以为12°以上且20°以下。
另外，准备由金属构成的棒状的导通部件。接着，在将导通部件插入绝缘部件的贯通孔内后，使用银焊料(例如，BAg-8)等钎焊材料将绝缘部件与导通部件接合，从而将绝缘部件的贯通孔闭塞。
接下来，在导通部件上配置供电端子，并通过钎焊材料将供电端子与导通部件接合。
此时，供电端子中的第一端以及第二端中的至少一方比供电端子的中央部分更远离内壁，因此在钎焊时钎焊材料不容易堆起，从而降低产生与绝缘部件的内壁接触那样的焊料堆积的担忧。需要说明的是，在供电端子由多个平板状的端部部件、以及具有凹部的中央部件构成时，可以先接合端部部件后再紧固中央部件，也可以在对端部部件与中央部件进行紧固之后再进行接合。
通过上述的制造方法所得到的电磁场控制用部件在使用期间，即使反复加热以及冷却，也不容易在绝缘部件的内壁产生裂缝。因此，能够长时间地维持位于绝缘部件的内部的空间的气密性。
附图标记说明
1 绝缘部件
1a 外周
1b 开口部
1c 内周
1d 内壁
2 导通部件
3 供电端子
4 空间
5 电传输部件
6 螺钉
7 紧固部件
7a 螺栓
7b 螺母
8 金属化层
9 法兰
10 电磁场控制用部件
Claims (7)
1.一种电磁场控制用部件，其中，
所述电磁场控制用部件具备：
绝缘部件，其由筒状的陶瓷构成，并具有沿着轴向的多个贯通孔；
导通部件，其由金属构成，并以具有在所述绝缘部件的外周开口的开口部的方式将所述贯通孔闭塞；以及
供电端子，其与所述导通部件连接，
所述供电端子远离形成所述贯通孔的所述绝缘部件的内壁，并在所述轴向上具有第一端和第二端，
所述第一端以及所述第二端中的至少一方比所述供电端子的中央部分更远离所述内壁。
2.根据权利要求1所述的电磁场控制用部件，其中，
所述供电端子具备：端部部件，其包括所述第一端或所述第二端；以及中央部件，其包括所述中央部分。
3.根据权利要求2所述的电磁场控制用部件，其中，
所述端部部件嵌合于所述中央部件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电磁场控制用部件，其中，
所述供电端子的至少一部分比所述绝缘部件的外周更向径向突出。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电磁场控制用部件，其中，
在所述内壁设置有金属化层。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁场控制用部件，其中，
在所述贯通孔中，从所述绝缘部件的内周朝向所述外周而所述内壁之间的宽度逐渐增大。
7.根据权利要求6所述的电磁场控制用部件，其中，
在所述贯通孔的与所述轴向正交的截面上，对置的所述内壁所成的角度为12°以上且20°以下。
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