CN201947525U - MHz、纳秒量级脉冲束产生装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于加速器技术领域，具体涉及一种MHz、纳秒量级脉冲束产生装置，由高频谐振腔向束流切割器提供高频电压，所述高频谐振腔包括方形的谐振腔体和设置于其内部的谐振线圈；所述束流切割器包括顶部和底部中心开有圆孔的切割器腔体，竖直插在切割器腔体中央的平行于切割器腔体侧壁的第一切割板和第二切割板；所述切割器腔体靠近第一切割板的侧面上开有圆孔，圆孔外侧固定安装陶瓷耦合窗，所述高频谐振腔引出的谐振线圈由陶瓷耦合窗中心的圆孔耦合进入切割器腔体并连接在第一切割板上。本实用新型提供的技术方案能够产生稳定的MHz、纳秒量级的脉冲束，并具有损耗低、安装调试方便的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于加速器技术领域，具体涉及一种MHz、纳秒量级脉冲束产生装置。
背景技术
束流脉冲化技术是加速器产生脉冲束的重要一项技术，其技术的核心就是在低能注入线上使用束流切割器将直流束脉冲化为具有特定重复频率和特定脉冲宽度的脉冲束。脉冲束在核物理实验中有着非常重要的用途，尤其是在核数据测量等一些特定的核物理实验。脉冲宽度和脉冲的重复频率是脉冲束的重要指标。一些特定的核物理实验要求的脉冲束的重复频率在MHz量级，脉冲宽度在纳秒量级。因此，MHz、纳秒量级的脉冲束产生技术就相当重要。在脉冲束产生的技术中，束流切割器装置是最为关键的设备。
实用新型内容
(一)实用新型目的
为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种MHz、纳秒量级脉冲束产生装置。
(二)技术方案
为达到上述目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现：
一种MHz、纳秒量级脉冲束产生装置，包括高频谐振腔、束流切割器，由高频谐振腔向束流切割器提供高频电压，关键在于：
所述高频谐振腔包括方形的谐振腔体和设置于其内部的谐振线圈，所述谐振线圈由谐振腔体的一个侧面上引出；
所述束流切割器包括顶部和底部中心开有圆孔的切割器腔体，竖直插在切割器腔体中央的平行于切割器腔体侧壁的第一切割板和第二切割板；
所述切割器腔体靠近第一切割板的侧面上开有圆孔，圆孔外侧固定安装陶瓷耦合窗，所述高频谐振腔引出的谐振线圈由陶瓷耦合窗中心的圆孔耦合进入切割器腔体并连接在第一切割板上；
所述切割器腔体靠近第二切割板的侧面上开有圆孔，圆孔内固定设置一端与第二切割板相连的穿心电容，圆孔外侧密封连接有真空密封筒。
所述高频谐振腔提供的高频电压为高频正弦波。
所述高频正弦波为2.2MHz、6kV的高频正弦波。
所述切割器腔体上部和下部固定设置有中心开孔的限束板。
所述谐振线圈由中心设置内水冷管的导线绕制而成。
(三)有益效果
本实用新型提供的技术方案能够产生稳定的4.4MHz、纳秒量级的脉冲束，并具有损耗低、安装调试方便的优点。
附图说明
图1是束流切割的原理图；
图2是束流切割装置的结构示意图；
图3是高频谐振腔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例做进一步说明。
图1显示了脉冲束产生原理图，束流切割器101由与之相连的高频谐振器提供频率为MHz量级的高频电压，则连续束经过这样的切割器后就发生周期性的偏转，再通过后续的选束狭缝102后就产生了特定频率和特定脉冲宽度的的脉冲束。脉冲束的重复频率和施加到切割器上的高频信号频率相关，产生的脉冲束的脉冲宽度和施加到束流切割器上的高频电压相关联。一般地，如果产生的脉冲束的重复频率在几个KHz的话，则束流切割器加载的高频信号选择方波信号就够了。但是对于MHz量级、脉冲宽度在纳秒量级的脉冲束，就要求将幅值为10kV左右的正弦波信号施加到切割器上。
本实施例提供一种4.4MHz、纳秒量级脉冲束产生装置，包括高频谐振腔、束流切割器，由高频谐振腔向束流切割器提供高频电压。
所述高频谐振腔如图3所示，包括方形的谐振腔体8和设置于其内部的谐振线圈9，所述谐振线圈由谐振腔体的一个侧面上的线圈固定架11引出。
所述束流切割器如图2所示，包括顶部和底部中心开有圆孔的切割器腔体1，竖直插在切割器腔体1中央的平行于切割器腔体1侧壁的第一切割板4和第二切割板14。
所述切割器腔体1靠近第一切割板4的侧面上开有圆孔，该圆孔外侧固定安装陶瓷耦合窗3，所述高频谐振腔引出的谐振线圈由陶瓷耦合窗3中心的圆孔耦合进入切割器腔体1并连接在第一切割板4上，以提供高频电压。
所述切割器腔体1靠近第二切割板14的侧面上开有圆孔，该圆孔内固定设置一端与第二切割板14相连的穿心电容7，圆孔外侧密封连接有真空密封筒2。
所述高频谐振腔提供的高频电压为高频正弦波。
所述高频正弦波为2.2MHz、6kV的高频正弦波。
所述切割器腔体1上部和下部固定设置有中心开孔的限束板5。
所述谐振线圈由中心设置内水冷管6的导线绕制而成，冷却水由谐振腔体侧壁上部的冷却水入口13进入。
由谐振腔体8顶部的高频信号馈入接口10向高频谐振腔内的谐振线圈9加载高频信号，谐振线圈9由线圈固定架11引出并与切割器腔体1外侧的陶瓷耦合窗3相连，从而在束流切割器上加载2.2MHz、6kV的高频正弦波，则束流竖直经过两块切割板中间的时候，在电压的作用下发生偏转，经过选束狭缝以后，就会产生4.4MHz、脉冲宽度为10纳秒左右的脉冲束。
与一般的束流切割器比较，本脉冲束产生技术中用到的束流切割器中的切割板板通过陶瓷耦合窗直接与高频谐振器相连的方式，减小了高频在传递过程中的损耗，增大爬弧距离减小了短路的风险，避免了束流切割器工作时切割板的过热；切割板上下安装的铜板与外腔体形成了一个良好接触的封闭高频回路，有效地降低了高频的损耗。而且切割板采用插入式结构，极大降低了加工难度，简化了安装的过程，缩短了后期调试的时间。束流切割器采用螺旋谐振器作为束流切割器的射频谐振回路。螺旋谐振腔的密闭结构及内导体的慢波作用对于减小损耗和结构尺寸有关键性作用，采用该结构可有效降低射频功率需求。经过测试，加载2.2MHz、幅度为6kV的高频正弦波，需要的功率仅为16W。
以上内容是结合优选的实施例对本实用新型所做的具体说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于这些说明。对本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种MHz、纳秒量级脉冲束产生装置，包括高频谐振腔、束流切割器，由高频谐振腔向束流切割器提供高频电压，其特征在于：
所述高频谐振腔包括方形的谐振腔体和设置于其内部的谐振线圈，所述谐振线圈由谐振腔体的一个侧面上引出；
所述束流切割器包括顶部和底部中心开有圆孔的切割器腔体，竖直插在切割器腔体中央的平行于切割器腔体侧壁的第一切割板和第二切割板；
所述切割器腔体靠近第一切割板的侧面上开有圆孔，圆孔外侧固定安装陶瓷耦合窗，所述高频谐振腔引出的谐振线圈由陶瓷耦合窗中心的圆孔耦合进入切割器腔体并连接在第一切割板上；
所述切割器腔体靠近第二切割板的侧面上开有圆孔，圆孔内固定设置一端与第二切割板相连的穿心电容，圆孔外侧密封连接有真空密封筒。
2.根据权利要求1所述的脉冲束产生装置，其特征在于：所述高频谐振腔提供的高频电压为高频正弦波。
3.根据权利要求1所述的脉冲束产生装置，其特征在于：所述高频正弦波为2.2MHz、6kV的高频正弦波。
4.根据权利要求1所述的脉冲束产生装置，其特征在于：所述切割器腔体上部和下部固定设置有中心开孔的限束板。
5.根据权利要求1所述的脉冲束产生装置，其特征在于：所述谐振线圈由中心设置内水冷管的导线绕制而成。
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| CN103716977A (zh) * | 2014-01-06 | 2014-04-09 | 中国原子能科学研究院 | 高机械强度的高频谐振腔体 |
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| CN110856334B (zh) * | 2019-11-28 | 2024-05-31 | 中国原子能科学研究院 | 一种基于正弦波波形的直流束流切割装置 |
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