CS255490B1

CS255490B1 - Body of electrons' linear accelerator and method of its production

Info

Publication number: CS255490B1
Application number: CS861691A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Landa; Vlasta Maresova; Jiri Lucek; Frantisek Prusa
Original assignee: Vaclav Landa; Vlasta Maresova; Jiri Lucek; Frantisek Prusa
Priority date: 1986-03-12
Filing date: 1986-03-12
Publication date: 1988-03-15
Also published as: CS169186A1

Abstract

Těleso lineárního urychlovače elektronů s vyšší jakostí povrchu stěn rezonátorů sestává z monolitního dutého pláště a soustavy přepážek z kovu o vysoké elektrické vodivosti s průběžným středovým otvorem. Dutý pláší s přepážkami vytváří soustavu rezonátorů a je vytvořen jako monolitní těleso urychlovače. Dutý plášE urychlovače a soustava přepážek jsou vyrobeny ze stejného, popřípadě z příbuzných kovů, například měá-měd, stříbro-měá, měd-slitina mědi a podobně. Způsob výroby je vyznačen tím, že se soustava žeber a negativních modelů dutin rezonátorů, případně i dalších součástí, upevní na průběžný čep. Potom se na obvodu, případně i na čelních plochách, katodicky vyloučí vrstva kovu tvořící dutý plášt, případně i čelní části. Modely dutin rezonátorů, případně i dalších součástí, které byly vyrobeny z materiálu rozpustného ve vhodném rozpustidle, se po skončení katodického procesu a po vyjmutí upevňovacího čepu rozpustí ve smíšeném rozpustidle.Linear electron accelerator body with higher surface quality of resonators consists of a monolithic hollow shell and bulkhead systems of high electrical conductivity with continuous center hole. The hollow shell with partitions creates a system resonators and is designed as monolithic accelerator body. Hollow Cases Accelerator and the partition system is made from the same or related metals, for example copper-copper, silver-copper, copper-alloy copper and the like. The production method is indicated by getting a set of ribs and negative ones resonator cavity models, possibly others parts, fix it on the running pin. Then on the perimeter, possibly on the front surfaces, cathodically excludes a metal layer forming the hollow shell, possibly the front parts. Resonator cavity models, possibly others parts that were made of material soluble in a suitable solubilizer, is treated with termination of the cathodic process and after removal the fixing bolt dissolves in the mixed solubilizers.

Description

Vynález se týká tělesa lineárního urychlovače elektronů a způsobu jeho výroby. Těleso urychlovače sestává z kovového dutého pláště opatřeného přepážkami s průběžným otvorem. Přepážky vytvářejí v dutině pláště soustavu rezonátorů.The invention relates to a linear electron accelerator body and to a method for its production. The body of the accelerator consists of a metal hollow shell provided with partitions with a through hole. The baffles form a system of resonators in the shell cavity.

Dosud je těleso lineárního urychlovače elektronů vytvořeno z řady rezonátorů, které se skládají z válcových pláštů a z kruhových přepážek s průběžným středovým otvorem, které navzájem zapadají do osazení v pláštích a jsou pak vakuově spájeny. Jednotlivé přepážky a válcové pláště rezonátorů se individuálně vyrábějí třískovým obráběním z čisté mědi. Výkon urychlovače je kromě jiného závislý na dodržení rozměrů rezonátorů ve velmi úzké toleranci a na jakosti povrchu jeho vnitřních stěn, která musí mít co nejnižší úroveň drsnosti. Výroba jednotlivých dílců je proto technologicky vysoce náročná, a to právě s ohledem na obtížnost opracování a dosažení přesného a dokonale hladkého povrchu v dutině rezonátorů. Nejlépe se osvědčuje opracováni diamantovým břitem s následným protahováním leštěným tvrdým trnem, čímž se jednak vyhladí obrobený povrch, a jednak se dutina skalibruje na přesný průměr, pokud je materiál pláštů dokonale shodný a bez vnitřního pnutí. Dosažitelná přesnost a jakost povrchu je limitována používaným výrobním způsobem, jehož obtíže spočívají zejména v nutnosti opracování, měření, leštění a kontrole uvnitř dutin, s čímž souvisí i vysoká zmetkovitost a vysoká pracnost.Until now, the body of the linear electron accelerator is made up of a series of resonators, which consist of cylindrical shells and circular baffles with a continuous central opening, which fit into each other in the shroud shoulder and are then vacuum brazed. The individual baffles and cylindrical casings of the resonators are individually manufactured by pure copper cutting. The performance of the accelerator depends, among other things, on keeping the dimensions of the resonators within a very narrow tolerance and on the surface quality of its inner walls, which must have the lowest level of roughness. The production of individual parts is therefore technologically highly demanding, precisely because of the difficulty of machining and achieving an accurate and perfectly smooth surface in the cavity of the resonators. It is best to work with a diamond blade followed by a polished hard mandrel, thus smoothing the machined surface and, on the other hand, calibrating the cavity to an exact diameter if the sheath material is perfectly consistent and without internal stress. The achievable surface accuracy and quality is limited by the manufacturing method used, the difficulty of which is in particular the need for machining, measurement, polishing and inspection within the cavities, which entails high rejects and high laboriousness.

Uvedené nevýhody odstraňuje těleso lineárního urychlovače elektronů a způsob jeho výroby podle předmětného vynálezu. Těleso urychlovače sestává z dutého pláště zhotoveného z kovu o vysoké elektrické vodivosti, opatřeného přepážkami s průběžným středovým otvorem. Soustava přepážek vytváří v dutině pláště soustavu rezonátorů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že těleso rezonátorů je zhotoveno jako monolitní těleso ze stejného kovu, popřípadě příbuzných kovů, například měň-měň, stříbro-měd, měS-slitina mědi. Podstata způsobu výroby podle vynálezu spočívá v tom, že se na průběžný čep, zhotovený z kovového materiálu, upevní soustava kovových přepážek a negativních modelů dutin rezonátorů, případně dolních a horních čelních dutin zhotovených z rozpustného materiálu. Poté se na obvodu, případně na čelních plochách, vytvoří katodickým procesem plášt z vrstvy kovu s vysokou elektrickou vodivostí. Po ukončení procesu a mechanickém opracování čelních ploch se průběžný čep ze soustavy vyjme a rozpustné modely dutin rezonátorů a případně dolních a horních čelních dutin se rozpustí v rozpouštědle.These drawbacks are overcome by the Linear Electron Accelerator body and the method of manufacturing the present invention. The body of the accelerator consists of a hollow sheath made of metal of high electrical conductivity, provided with partitions with a continuous central opening. A set of baffles forms a set of resonators in the shell cavity. The principle of the invention is that the body of the resonators is made as a monolithic body of the same metal or related metals, for example copper-copper, silver-copper, copper-copper alloy. The principle of the production method according to the invention consists in that a system of metal partitions and negative models of resonator cavities or lower and upper front cavities made of soluble material is fastened to a continuous pin made of metal material. Thereafter, a sheath of metal layer with high electrical conductivity is formed by the cathodic process on the periphery or on the front surfaces. After the process has been completed and the end faces are machined, the running pin is removed from the assembly and the soluble resonator cavity models and, optionally, the lower and upper front cavities are dissolved in the solvent.

Výhody konstrukce a výrobního způsobu podle vynálezu jsou zřejmé. Na negativních modelech dutin zhotovených z tvrdé slitiny hliníku nebo z organického skla je velmi snadné dosažení vysoké přesnosti opracování s dokonale lesklým povrchem, který se dokonale přenese na vnitřní povrch katodicky vytvořené stěny pláště tělesa urychlovače, přičemž se vložené hotové přepážky dokonale spojí s pláštěm. Těleso je monolitní a tedy dokonale těsné a nevyžaduje žádné další úpravy. Vzhledem k samonosnosti tělesa může být stěna pláště podstatně tenčí, což přispívá ke zvýšení výkonu urychlovače. Způsob umožňuje výrobu i miniaturních urychlovačů beze změny kvality provedení. Výroba všech vkládaných součástí je snadná a po jejich sesazení na upevňovacím čepu je do poslední chvíle možno stále kontrolovat všechny rozměry a jakost vnitřního povrchu budoucího urychlovače. Ze všech uvedených skutečnosti vyplývají i značné ekonomické výhody tohoto výrobního způsobu.The advantages of the design and manufacturing method of the invention are obvious. Negative cavity models made of hard aluminum alloy or organic glass make it very easy to achieve high precision machining with a perfectly shiny surface, which is perfectly transferred to the inner surface of the cathodically formed housing wall of the accelerator body while the finished bulkheads are perfectly connected to the housing. The body is monolithic and therefore perfectly tight and does not require any further modifications. Due to the self-supporting of the body, the wall of the housing can be considerably thinner, which contributes to an increase in the accelerator performance. The method also enables the production of miniature accelerators without changing the quality of execution. Production of all inserted parts is easy and after their assembly on the fixing pin, all dimensions and quality of the inner surface of the future accelerator can be checked up to the last moment. All the above mentioned facts also show considerable economic advantages of this production method.

Příkladné provedení tělesa lineárního urychlovače elektronů podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojeném výkresu, na kterém je soustava tělesa před vytavením modelů v podélném řezu.An exemplary embodiment of a linear electron accelerator body according to the invention is schematically shown in the accompanying drawing, in which the body assembly is in longitudinal section before the models are melted.

Pro zkušební účely bylo zhotoveno těleso miniaturního lineárního urychlovače elektronů s dvanácti rezonátory o 0 29,5 mm a délce 21,5 mm, s přepážkami 2 mezi jednotlivými rezonátory o tlouštoe 1,2 mm a s průběžným středovým otvorem o 0 12 mm. Urychlovač byl opatřen chladicím vodním vnějším pláštěm 13, jehož maximální průměr byl omezen na 36 mm. Těleso lineárního urychlovače bylo zhotoveno jako monolitní blok z mědi a sestávalo z dutého pláště opatřeného deseti vnitřními průběžnými přepážkami 2 rezonátorů. Uvnitř dutého pláště byl vytvořen průběžný středový otvor ukončený horní a dolní čelní plochou. Těleso rezonátorů před ukončením výrobního postupu bylo opatřeno vytavitelnými modely 2 dutin rezonátorů a na horním konci modelem 2 horní čelní dutiny, na dolním konci modelem 2 dolní čelní dutiny. Na modely 2 ^a2 zhotovené z tvrzeného hliníku dosedají matice 2 dolního stínění 2 ^a horního stínění 2· Modely 2 dutin rezonátorů jsou vzájemně odděleny průběžnými přepážkami 2 dutého pláště 15 Těmito přepážkami 2 jsou odděleny i modely 2 ^a A čelních dutin. Vytavitelné modely 2' 2 ^a2 lze s výhodou zhotovit rovněž z organického skla. Uvnitř dutého pláště 15 a přepážek 2 vytvořených z elektrolytické mědi je průběžný čep 2· Na obou koncích je zařízeni ukončeno závěry 10 a zajištěné maticemi J_ závěrů 10, uloženými ve stínícím krytu 11. Dutý plášt 12 je opatřen vnějším pláštěm 13 vodního chlazení, opatřeného v čelních partiích 12 tělesa těsnicím kroužkem 1_2· *For testing purposes, a miniature linear electron accelerator body was made with twelve resonators of 0 29.5 mm and a length of 21.5 mm, with baffles 2 between the individual resonators of a thickness of 1.2 mm and a continuous center hole of 0 12 mm. The accelerator was provided with a cooling water jacket 13, the maximum diameter of which was limited to 36 mm. The body of the linear accelerator was made as a monolithic copper block and consisted of a hollow shell provided with ten internal continuous baffles of 2 resonators. Inside the hollow sheath, a continuous central opening was formed, terminated by the top and bottom faces. The body of the resonators before the end of the manufacturing process was provided with wearable models of 2 cavities of the resonators and at the upper end with the model 2 of the upper frontal cavity, at the lower end with the model 2 of the lower frontal cavity. Models 2 ^and 2 made of hardened aluminum are supported by nuts 2 of the lower shield 2 ^{and the} upper shield 2 · The resonator cavity models 2 are separated from each other by the continuous hollow shell baffles 15 These frontal cavity models 2 ^and A are also separated by these baffles. The wearable models 2 '2 ^and 2 can also advantageously be made of organic glass. Inside the hollow sheath 15 and the bulkheads 2 formed of electrolytic copper there is a continuous pin 2. At both ends, the device is terminated by bolts 10 and secured by nuts 10 of bolts 10 housed in the shielding cover 11. The hollow housing 12 is provided with the front parts 12 of the housing with the sealing ring 1_2 · *

PříkladExample

Způsob výroby tělesa lineárního urychlovače probíhal tak, že byl nejprve třískovým obráběním zhotoven průběžný čep 2, vyrobený z nerezavějící oceli o 0 12 mm. Průběžný čep 2 byl na obou koncích opatřen závity. Poté byly zhotoveny přepážky 2_ -z. mědi se středovým otvorem o 0 12 mm. Celní plochy přepážek 2 byly poté vyleštěny. Kromě toho byly z tvrzeného hliníku zhotoveny modely 2 dutin rezonátorů, tj. válce o 0 29,5 mm a výšce 21,5 mm, se středovým otvorem o 0 12 mm, jejichž plášt byl vyleštěn. Přepážky 2 ^a modely 2 byly poté navlečeny na průběžný čep 2, na nějž byly rovněž navlečeny vyleštěné modely 2 ^a A horních a dolních čelních dutin. Maticemi 2 byly poté navlečené modely 2' 2 ^a 5. ^a přepážky 2 staženy na čepu 2, na matice 2 bylo nasunuto horní stínění 9 a dolní stínění 8 a na konce čepu 2 byly poté navlečeny závěry 10, které byly přitaženy maticemi T_, zakrytými stínícími kryty 21· Celek tělesa byl poté mechanicky i chemicky odmaštěn a po důkladném oplachu vodou byl podroben působení aktivačního roztoku.The method of manufacturing the body of the linear accelerator proceeded by first producing a continuous pin 2 made of stainless steel of 0 12 mm by machining. The running pin 2 was threaded at both ends. The baffles 21 were then made. Copper with 0 12 mm center hole. The front surfaces of the bulkheads 2 were then polished. In addition, hardened aluminum models were made of 2 resonator cavities, ie cylinders of 0 29.5 mm and a height of 21.5 mm, with a center hole of 0 12 mm, the shell of which was polished. The baffles 2 ^{and the} models 2 were then threaded onto the continuous pin 2, to which the polished models 2 ^and A of the upper and lower front cavities were also threaded. The struts 2, 2 ^and 5 ^{and the} baffles 2 were then pulled on the bolt 2, the upper shield 9 and the lower shield 8 were slid onto the nuts 2 and the bolts 10 were then threaded onto the ends of the bolt 2. · The housing was then degreased mechanically and chemically and after thorough rinsing with water was subjected to the activation solution.

Po oplachu destilovanou vodou byl zavěšen do elektrolytické mědící lázně. Po galvanickém nanesení vrstvy mědi o tlouštce cca 1 mm byl proces ukončen a po oplachu vodou, popřípadě lihem a po sejmutí stínění 2 ^{a a} závěsů byly čelní partie 12 pláště 15 tělesa opracovány do předepsaného tvaru a rozměrů. Poté byly sejmuty matice T_ a vytažen průběžný čep 2- Celé těleso rezonátorů bylo poté ponořeno do koncentrovaného roztoku hydroxidu draselného, a to až do úplného rozpuštění hliníkových modelů 2' A ^a A· ^Po důkladném oplachu a vysušení byl na hotové těleso urychlovače navlečen vnější plášt 13 vodního chlazení zhotovený z tenkostěnné měděné trubky. Vnější plášt 13 byl utěsněn těsnicími kroužky 14.After rinsing with distilled water, it was suspended in an electrolytic copper bath. After galvanic deposition of a copper layer of about 1 mm thickness, the process was terminated and after rinsing with water or alcohol and after removing the screen 2 ^and hinges, the front portions 12 of the housing shell 15 were machined to the prescribed shape and dimensions. The whole resonator body was then immersed in a concentrated potassium hydroxide solution until the aluminum models 2 'A ^and A were completely dissolved. ^After thorough rinsing and drying, the outer casing was put on the finished accelerator body 13 water cooling made of thin-walled copper tube. The outer sheath 13 was sealed with sealing rings 14.

Claims

1. A linear electron accelerator body comprising a hollow sheath made of metal of high electrical conductivity, provided with bulkheads with a central through hole forming a resonator assembly in the sheath cavity, characterized in that the hollow sheath (15) and the bulkhead assembly (2) form a monolithic body made of from the same metal or related metals, for example copper-copper, silver-copper and copper-copper alloy.

2. A method for producing a linear electron accelerator body according to claim 1, characterized in that a system of metal bulkheads and negative resonator cavity patterns, or lower and upper front cavities made of soluble material, is attached to a continuous pin made of corrosion-resistant material. at the periphery or at the front surfaces, a metal layer of high electrical conductivity is eliminated by a cathodic process. After completion and mechanical treatment of the front surfaces, the continuous pin is removed from the system and soluble models of resonator cavities and possibly lower and upper front cavities are dissolved in the solvent.