CN2901784Y - 角耦合驻波加速管 - Google Patents

Abstract

本实用新型角耦合驻波加速管，包括电子枪、盖板、角耦合驻波加速结构单元、不带耦合腔的驻波半加速结构单元、底座、过渡波导和波导窗。角耦合驻波加速结构单元的耦合腔为半圆柱腔体，在其左、右两底面的腔壁上分别设有左、右沟槽，左、右沟槽中分别装有左、右凸台。耦合腔通过左、右耦合孔与左、右半加速腔分别相通。耦合腔的开口固定安装有盖板。本实用新型角耦合驻波加速管的优点和积极效果在于：其耦合腔安置于相邻两个加速腔及腔体外壁之间的角落区域，兼有边耦合驻波加速管和轴耦合驻波加速管的优点，具有较高的加速效率，结构简单，可以一次性焊接成整管，且便于在焊成整管后对加速腔与耦合腔进行挤压调谐，对充分优化加速腔十分有利。

Description

角耦合驻波加速管

技术领域

本实用新型涉及原子能技术应用领域，特别涉及一种角耦合驻波加速管。

背景技术

传统的各种驻波加速结构大致可分为以下三大类：

1.边耦合驻波加速结构(Side Coupled Structure)

参照图6和图7，目前最常用的一种驻波加速结构，其耦合腔置于加速腔外壁之一侧，通过耦合孔与加速腔相连。优点为耦合腔与加速腔的中心轴线分开，加速腔可以充分优化，加速效率高；加速腔及耦合腔的外壁均易于接近，便于对加速腔及耦合腔进行挤压调谐。缺点是非轴对称结构，加工、装配、焊接工艺复杂；径向尺寸大，不利于安置聚焦线圈。

2.轴耦合驻波加速结构

轴耦合驻波加速结构又分下列几种：

(1)轴耦合驻波加速结构(On-axis Coupled Structure)

参照图8和图9，耦合腔置于两个加速腔之间，耦合腔中心轴线与加速腔中心轴线重合一致，通过耦合孔与加速腔相连。优点是轴对称结构，装配、焊接方便；径向尺寸小，有利于安置聚焦线圈。缺点是耦合腔占用了加速腔的轴向空间，加速腔不能充分优化；耦合腔不易接近，不便于对耦合腔挤压调谐。轴耦合驻波加速结构是除边耦合驻波加速结构以外使用较多的一种驻波加速结构。

(2)同轴耦合驻波加速结构(Co-axis Coupled Structure)

参照图10和图11，与轴耦合驻波加速结构相似，只是耦合腔靠近中心轴线一侧采取封闭结构，有利于减少束流对耦合腔的扰动，其优缺点与轴耦合驻波加速结构相同。

(3)切盘耦合驻波加速结构(Cut Disk Structure)

参照图12和图13，与轴耦合驻波加速结构及同轴耦合驻波加速结构相似，只是耦合孔移近加速腔的鼻锥处，耦合系数较大，其优缺点与前二者相同。

3.环耦合驻波加速结构

环耦合驻波加速结构又分下列几种：

(1)环耦合驻波加速结构(Annular Coupled Structure)

参照图14和图15，耦合腔置于加速腔外侧360°周围范围，优点是轴对称结构，装配、焊接方便，缺点是径向尺寸大；耦合腔包围了加速腔，不利于接近加速腔及对加速腔调谐。

(2)箭耦合驻波加速结构(Arrow Coupled Structure)

参照图16和图17，耦合腔截面呈箭形，插在两个加速腔之间，优点是轴对称结构，装配、焊接方便。缺点是径向尺寸很大，不利于安置聚焦线圈；加速腔不易接近，不便于对加速腔调谐。

(3)盘圈耦合驻波加速结构(Disk and Washer Structure)

参照图18和图19，将环耦合驻波加速结构的耦合孔扩充至整个圆周360°范围就成了所谓盘圈加速结构，耦合系数大，但除了一般环耦合驻波加速结构所共有的缺点外，还存在加速盘的支撑问题及模式重叠问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服已知技术的上述缺陷，提供一种尺寸小、效率高、制造工艺较容易的角耦合驻波加速管。

为达到上述目的，本实用新型角耦合驻波加速管，包括依次固定连接在一起的电子枪、盖板、若干个角耦合驻波加速结构单元、一个不带耦合腔的驻波半加速结构单元、底座，过渡波导和波导窗；角耦合驻波加速结构单元的腔体具有两个对称的左、右半加速腔，不带耦合腔的驻波半加速结构单元的腔体具有半加速腔，过渡波导一端与加速腔相通，另一端与波导窗相接，所述角耦合驻波加速结构单元的腔体在所述左、右半加速腔与腔体外壁之间的角落区域设有耦合腔，所述耦合腔的内腔形状为一水平轴向布置的半圆柱腔体，所述半圆柱腔体的上表面构成所述腔体的开口，在所述半圆柱腔体左、右两端面的腔壁上分别设有向外延伸的左、右沟槽，所述左、右沟槽中分别装有左、右凸台，所述左、右凸台的底面分别与所述耦合腔的腔壁贴合固定在一起；所述耦合腔与所述左半加速腔和右半加速腔之间分别设有与其相通的左耦合孔和右耦合孔；所述耦合腔的开口固定安装有盖板。

本实用新型角耦合驻波加速管，其中所述左、右凸台为圆柱体，左、右凸台的一个圆形底面分别与耦合腔的端面腔壁贴合焊接在一起。

本实用新型角耦合驻波加速管，其中所述盖板为圆环形或部分圆环形，与腔体的外壁相合并焊接在一起。

本实用新型角耦合驻波加速管，其中所述底座与波导窗的底部位于同一水平位置，过渡波导向上倾斜安装在不带耦合腔的驻波半加速结构单元与波导窗之间。

本实用新型角耦合驻波加速管，其中所述角耦合驻波加速结构单元的数量为5个。

本实用新型角耦合驻波加速管的优点和积极效果在于：由于角耦合驻波加速结构的耦合腔安置于相邻两个加速腔及腔体外壁之间的角落区域，用它组合成的角耦合驻波加速管兼有边耦合驻波加速管和轴耦合驻波加速管的优点，对加速腔的优化设计十分有利，通过调整左、右凸台和耦合腔的尺寸，可以满足加速腔的谐振频率满足共振耦合的条件，从而提供了提供一种尺寸小、效率高、制造工艺较容易的角耦合驻波加速管。

下面将结合实施例参照附图进行详细说明，以对本实用新型的目的、特征和优点有深入的理解。

附图说明

图1是本实用新型角耦合驻波加速管的主视图；

图2是本实用新型角耦合驻波加速管的俯视图；

图3是图1中角耦合驻波加速结构单元的主视剖面图；

图4是图3中角耦合驻波加速结构单元的俯视图；

图5是图3中角耦合驻波加速结构单元的侧视图；

图6是边耦合驻波加速结构的主视剖面图；

图7是边耦合驻波加速结构的左视图；

图8是轴耦合驻波加速结构的主视剖面图；

图9是轴耦合驻波加速结构的左视图；

图10是同耦合驻波加速结构的主视剖面图；

图11是同耦合驻波加速结构的左视图；

图12是切盘耦合驻波加速结构的主视剖面图；

图13是切盘耦合驻波加速结构的左视图；

图14是环耦合驻波加速结构的主视剖面图；

图15是环合驻波加速结构的左视图；

图16是箭耦合驻波加速结构的主视剖面图；

图17是箭耦合驻波加速结构的左视图；

图18是盘圈耦合驻波加速结构的主视剖面图；

图19是盘圈耦合驻波加速结构的左视图；

图20是图1中半加速结构单元的主视剖面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。

本实用新型提供的角耦合驻波加速管(Corner Coupled Standing Wave AcceleratorTube)的实施例是将本发明的角耦合驻波加速结构单元14组成一支角耦合驻波加速管。原则上，采用不同数量的角耦合驻波加速结构单元可以方便地组成不同能量的角耦合驻波加速管。参照图1，用5个角耦合驻波加速结构单元再加上不带耦合腔的半加速结构单元组成了一支低能角耦合驻波加速管，适当增加角耦合驻波加速结构单元数可以增加加速管能量。

参照图1和图2，各角耦合驻波加速结构单元腔体4相互连接后的上端用圆环形盖板15盖好，构成封闭的加速腔1。圆盖板15上装有电子枪16，下端接不带耦合腔的半加速结构单元17和底座18。参照图20，不带耦合腔的驻波半加速结构单元17的腔体40具有半加速腔41，过渡波导19一端与半加速腔41相通，另一端与波导窗20相接，其中过渡波导19向上倾斜，使波导窗20下方在角耦合驻波加速管底线之上，便于安装波导传输系统。

在本实用新型角耦合驻波加速管的实施例中，参照图3，将加速腔与耦合腔均置于加速腔外壁范围以内，其内部是一个一侧带耦合腔的非轴对称结构，但从外部看，它是一个圆柱状轴对称结构。

参照图3至图5，角耦合驻波加速结构将耦合腔1置于相邻两个加速腔2、3与腔体4外壁之间的角落区域(Corner Area)，加速腔2、3与耦合腔1均在腔体4外壁范围以内。耦合腔1是采用双重入式谐振腔(环形谐振腔)方案，但原则上亦可采用其它形式的谐振腔。耦合腔1加工成内腔形状为一水平轴向的半圆柱腔体，半圆柱腔体的上表面构成所述腔体4的开口，在半圆柱腔体左、右两端面腔壁上分别向外延伸有左、右沟槽21、22，左、右沟槽21、22中分别装有左、右凸台5、6，左、右凸台5、6的底面分别与耦合腔1的端面腔壁贴合固定在一起。其中的左凸台5、右凸台6的直径及左右凸台5、6之间的间隙可调整，使耦合腔1的谐振频率满足共振耦合的条件。耦合腔1半圆柱腔体与左半加速腔2和右半加速腔3之间分别设有左耦合孔11和右耦合孔12，耦合腔1通过左耦合孔11与左半加速腔2相通，通过右耦合孔12与右半加速腔3相通。

参照图3和图5，耦合腔1的开口采用园环盖板7焊接在加速腔体4外侧，由两条360°的焊缝构成，耦合腔1中的左凸台5、右凸台6亦各用两条360°的焊缝与耦合腔1左底面、右底面分别焊成，园环盖板7、左凸台5、右凸台6可以与各单元一次同时焊成。园环盖板7采用两条360°的焊缝可以提高焊接成功的几率，但不排除采用部分圆弧形盖板代替圆环盖板。

角耦合驻波加速管在焊接工作完成后，加速腔2、3与耦合腔1的谐振频率仍可在外侧通过机械挤压方式进行微调，也不排除用其他方式如调谐螺钉进行微调。

使用本实用新型角耦合驻波加速管的优点是：(1)具有与边耦合驻波加速结构相同的、较高的加速效率。(2)其加工、装配、焊接工艺较边耦合驻波加速结构简单，可以一次性焊接成整管。(3)其加速腔及耦合腔外侧均易于接近，便于在焊成整管后对加速腔与耦合腔进行挤压调谐。(4)其耦合腔不占据加速腔的轴向空间，对充分优化加速腔十分有利。(5)外形及尺寸小于边耦合驻波加速结构，亦小于环耦合驻波加速结构，对外加聚焦线圈十分有利。(6)向上倾斜之过渡波导，既不破坏各加速结构单元之一致性，又便于安装波导传输系统和配套安装能量开关。本实用新型角耦合驻波加速管可用于医用、工业探伤、无损检测、工业辐照、物理试验等技术领域。

Claims (5)

1.一种角耦合驻波加速管，包括依次固定连接在一起的电子枪(16)、盖板(15)、若干个角耦合驻波加速结构单元(14)、一个不带耦合腔的驻波半加速结构单元(17)、底座(18)，过渡波导(19)和波导窗(20)；所述角耦合驻波加速结构单元(14)的腔体(4)具有两个对称的左、右半加速腔(2、3)，所述不带耦合腔的驻波半加速结构单元(17)的腔体(40)具有半加速腔(41)，所述过渡波导(19)一端与所述半加速腔(41)相通，另一端与所述波导窗(20)相接，其特征在于：所述角耦合驻波加速结构单元(14)的腔体(4)在所述左、右半加速腔(2、3)与腔体(4)外壁之间的角落区域设有耦合腔(1)，所述耦合腔(1)的内腔形状为一水平轴向布置的半圆柱腔体，所述半圆柱腔体的上表面构成所述腔体(4)的开口，在所述半圆柱腔体左、右两端面的腔壁上分别设有向外延伸的左、右沟槽(21、22)，所述左、右沟槽(21、22)中分别装有左、右凸台(5、6)，所述左、右凸台(5、6)的底面分别与所述耦合腔(1)的腔壁贴合固定在一起；所述耦合腔(1)与所述左半加速腔(2)和右半加速腔(3)之间分别设有与其相通的左耦合孔(11)和右耦合孔(12)；所述耦合腔(1)的开口固定安装有盖板(7)。

2.根据权利要求1所述的角耦合驻波加速管，其特征在于：其中所述左、右凸台(5、6)为圆柱体，所述左、右沟槽(21、22)具有与所述左、右凸台(5、6)相配合的半圆形槽底，所述左、右凸台(5、6)的一个圆形底面分别与所述耦合腔(1)的端面腔壁焊接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的角耦合驻波加速管，其特征在于：其中所述盖板(7)为圆环形或部分圆环形，与所述腔体(4)的外壁相合并焊接在一起。

4.根据权利要求3所述的角耦合驻波加速管，其特征在于：其中所述底座(18)与所述波导窗(20)的底部位于同一水平位置，所述过渡波导(19)向上倾斜安装在所述不带耦合腔的驻波半加速结构单元(17)与所述波导窗(20)之间。

5.根据权利要求4所述的角耦合驻波加速管，其特征在于：其中所述角耦合驻波加速结单元(14)的数量为5个。

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