DE3516167C2

DE3516167C2 -

Info

Publication number: DE3516167C2
Application number: DE19853516167
Authority: DE
Inventors: Rudi-Heinz 2000 Wedel De Banthau; Heinrich Dipl.-Ing. Hartwig; Johannes 2000 Hamburg De Kouptsidis
Original assignee: Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
Current assignee: Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
Priority date: 1985-05-06
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1988-06-01
Also published as: DE3516167A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1.

Ein Teilchenbeschleuniger besteht hauptsächlich aus den Teilchen führungs- und Fokussierungsmagneten sowie aus den eigentlichen Be schleunigungsstrecken, in denen die elektrisch geladenen Teilchen mit Hilfe hochfrequenter elektrischer Felder beschleunigt werden. Um Teilchenverluste durch Stöße mit Gasmolekülen zu vermeiden, laufen die Teilchen innerhalb einer Vakuumkammer mit entsprechend gutem Vakuum (besser als 10^-6 mbar). Diese Kammer liegt im Spalt der Führungs- und Fokussierungsmagnete, und sie ist vakuumdicht mit den Beschleunigungsstrecken verbunden.A particle accelerator mainly consists of the particle guidance and focusing magnets and the actual acceleration sections in which the electrically charged particles are accelerated with the help of high-frequency electric fields. In order to avoid particle losses due to collisions with gas molecules, the particles run within a vacuum chamber with a correspondingly good vacuum (better than 10 ^-6 mbar). This chamber lies in the gap between the guiding and focusing magnets and is connected to the acceleration sections in a vacuum-tight manner.

Je nach Art der Teilchenbahn unterscheidet man Linear- und Kreisbe schleuniger. In den Linearbeschleunigern werden die Teilchen in mehrere hintereinander geschaltete Beschleunigungsstrecken injiziert und in einmaligem Durchgang beschleunigt. Dagegen durchlaufen die Teilchen in einem Kreisbeschleuniger mehrmals dieselben Beschleu nigungsstrecken. Da die Teilchen bei jedem Durchgang Energie gewin nen, müssen die magnetischen Führungs- und Fokussierungsfelder ent sprechend diesem Energiegewinn erhöht werden, um den Teilchenstrahl auf der richtigen Bahn zu halten. Nach Erreichen der Endenergie werden die Teilchen aus dem Beschleuniger mit Hilfe von Ejektions elementen ejiziert und der Beschleunigungszyklus mit neu injizier ten Teilchen wiederholt. Ein typischer Beschleuniger, der nach die sem Prinzip arbeitet, ist das Elektronensynchrotron, in dem die Wiederholungsrate der Beschleunigung und damit die Frequenz des Magnetfeldes gewöhnlich 10-50 Hz beträgt. Alternierende Magnet felder sind auch bei den Beschleunigern des Betatrontyps vorhanden. Dort wird sogar die durch das Wechselfeld induzierte Spannung ent lang der Teilchenbahn zur Beschleunigung der Teilchen benutzt.Depending on the type of particle path, a distinction is made between linear and circular terms accelerator. In the linear accelerators the particles are in injected several successive acceleration sections and accelerated in a single pass. On the other hand, the Particles in a circular accelerator have the same acceleration several times cleaning routes. Because the particles gain energy with each pass magnetic guidance and focusing fields must be removed speaking this energy gain can be increased to the particle beam to keep on the right track. After reaching the final energy the particles from the accelerator are ejected elements ejected and the acceleration cycle with newly injected repeated particles. A typical accelerator, according to the principle works is the electron synchrotron in which the Repetition rate of the acceleration and thus the frequency of the Magnetic field is usually 10-50 Hz. Alternating magnet Fields are also available for the accelerators of the concrete type. There the voltage induced by the alternating field is even removed used along the particle path to accelerate the particles.

Um die Herstellungs- und Betriebskosten der Führungs- und Fokus siermagnete möglichst klein zu halten, ist man bemüht deren Polab stand sehr eng an die Abmessungen des Teilchenstrahles anzupassen. Die Herstellungskosten der Ablenkmagnete steigen linear mit dem Polabstand, die der Fokussiermagnete sogar quadratisch; die entspre chenden Betriebskosten wachsen quadratisch bzw. mit der vierten Potenz des Polabstandes. Deswegen haben die Vakuumkammern im Bereich der Magnete im allgemeinen eine elliptische, flache Form, deren innere Abmessungen von den optischen Eigenschaften (Emittanz) des Teilchenstrahles bestimmt sind.To the manufacturing and operating costs of leadership and focus To keep the magnet as small as possible, one tries to keep their polab stood very closely to the dimensions of the particle beam. The manufacturing costs of the deflection magnets increase linearly with the Pole distance, that of the focusing magnets even square; the correspond Appropriate operating costs grow quadratically or with the fourth Potency of the pole spacing. That is why the vacuum chambers in the area the magnets generally have an elliptical, flat shape, the internal dimensions of the optical properties (emittance) of the Particle beam are determined.

Aus dem "Wissenschaftlichen Jahresbericht 1983 DESY", besonders S. 215, Abs. 6 und Abb. 16.2 auf S. 202 ist ein Verfahren der ein gangs genannten Art als bekannt entnehmbar. Derartige kostengünstig herstellbare gerippte dünnwandige Edelstahlvakuumkammern weisen geringe Wirbelströme bei maximaler Ausnutzung der Magnetapertur und absoluter "HF-Glattheit" auf. Die Verstärkungsrippen dieser Kammer werden durch Laserstrahlschneiden hergestellt und mittels eines dafür entwickelten Hochtemperaturlötverfahrens auf die dünnwandige Vakuumkammer gefügt.From the "Scientific Annual Report 1983 DESY", especially P. 215, par. 6 and fig. 16.2 on p. 202 is a procedure of a known type can be removed as known. Such inexpensive produce ribbed thin-walled stainless steel vacuum chambers low eddy currents with maximum utilization of the magnetic aperture and absolute "HF smoothness". The reinforcement ribs of this chamber are produced by laser cutting and by means of a developed high-temperature soldering process on the thin-walled Vacuum chamber added.

Nicht vorbekannt ist dagegen das eigens für diesen Zweck entwickelte Verfahren zum Aufbringen der Verstärkungsrippen auf die dünnwandige Vakuumkammer.However, what was specially developed for this purpose is not previously known Method of applying the reinforcing ribs to the thin wall Vacuum chamber.

Zur Erhöhung der Festigkeit des dünnwandigen Rohres müssen die Ver stärkungsrippen sehr stramm auf dem gesamten Umfang des elliptischen Rohres aufsitzen. Das kann z. B. durch geeignetes Aufweiten des elliptischen Rohres auf mindestens den Umfang der inneren Aussparung der Rippen erreicht werden. Dieses Aufweiten ist, wie gefunden wurde, weder auf hydraulischem Wege noch durch die Ausdehnung von im Rohr gefrierendem Eis möglich, weil die erforderlichen Kräfte für gleich mäßige Aufweitung an jedem Punkt eines elliptischen Querschnittes wegen der verschiedenen lokalen Krümmungsradien sehr unterschiedlich sind. Die Punkte der Ellipse mit einem kleinen Krümmungsradius benö tigen höhere Kräfte als die Stellen mit großem Krümmungsradius. Daher kann mit Hilfe einer homogenen hydraulischen Belastung keine gleichmäßige Aufweitung einer Ellipse im Gegensatz zu einem kreis förmigen Querschnitt erreicht werden.To increase the strength of the thin-walled tube, the ver Strengthening ribs very tight around the entire circumference of the elliptical Sit on the tube. That can e.g. B. by suitable expansion of the elliptical tube on at least the circumference of the inner recess the ribs can be reached. This widening is found to neither by hydraulic means nor by the expansion of in the pipe freezing ice is possible because the forces required for equal moderate expansion at every point of an elliptical cross-section very different because of the different local radii of curvature are. Use the points of the ellipse with a small radius of curvature higher forces than those with a large radius of curvature. Therefore, with the help of a homogeneous hydraulic load, none uniform expansion of an ellipse as opposed to a circle shaped cross section can be achieved.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß auch bei dünnen Metallrohren mit einem gegenüber der Kreisform abgeplatteten Querschnitt ein fester Sitz der Verstärkungsrippen gewährleistet ist.The object of the invention is therefore the method of the beginning mentioned type so that even with thin metal tubes with a cross-section flattened compared to the circular shape tight fit of the reinforcing ribs is guaranteed.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannte Maßnahme gelöst.This task is carried out in a method of the type mentioned at the beginning according to the invention in the characterizing part of claim 1 mentioned measure solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the dependent claims Chen specified.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention will now be described with reference to the drawings explained. It shows

Abb. 1 einen Schnitt durch die Vakuumkammer mit den zugehörigen Magnetpolen, Fig. 1 shows a section through the vacuum chamber with the associated magnetic poles,

Abb. 2 eine für die Herstellung der Vakuumkammer verwendete Lehre, Fig. 2 shows a gauge used for the production of the vacuum chamber,

Abb. 3 einen für die Herstellung der Vakuumkammer verwendeten Ziehdorn in perspektivischer Darstellung, Fig. 3 shows a mandrel used for making the vacuum chamber in a perspective view;

Abb. 4 eine für die Erzielung der notwendigen Krümmung der Vakuum kammer verwendete Vorrichtung. Fig. 4 is a device used to achieve the necessary curvature of the vacuum chamber.

Die Form der metallischen Verstärkungsrippen 2 für das dünnwandige Metallrohr 1 ist so gewählt, daß sie die erforderliche Festigkeit durch Vergrößerung ihrer äußeren Abmessungen im vom Strahl unbe nutzten Bereich des Magnetfeldes bei gleichzeitiger Beibehaltung der maximalen freien Apertur für den Teilchenstrahl bringen (vgl. Abb. 1). Der innere Ausschnitt der Rippen 2 hat meist eine ellipti sche Form entsprechend der freien Strahlapertur. Die Dicke und die sonstigen Abmessungen sowie die Anzahl der Rippen pro Längen einheit haben keinen wesentlichen Einfluß auf die Größe der erzeug ten Wirbelstromverluste, da die Rippen parallel zum alternierenden Magnetfeld liegen. Eine Rippendicke von etwa 1 mm sowie eine Anzahl von ca. 50 Rippen pro Meter Vakuumkammer bringen normalerweise bei den üblich erforderlichen Kammerabmessungen genügende Festigkeit gegen den atmosphärischen Druck. Die Rippen 2 können z. B. durch Stanzen oder Laserschneiden sowie Fotoätzung aus einem Metallblech gefertigt werden. Zur Kammerfertigung werden sie, wie Abb. 2 zeigt, in einer geraden Lehre 4, die ihre Lage positioniert, so aufge stellt, daß die nackte dünnwandige Vakuumkammer 1 in deren innere Öffnung geschoben und/oder gezogen werden kann.The shape of the metallic reinforcing ribs 2 for the thin-walled metal tube 1 is chosen so that they bring the required strength by increasing their external dimensions in the unused area of the magnetic field while maintaining the maximum free aperture for the particle beam (see Fig. 1 ). The inner section of the ribs 2 usually has an elliptical shape corresponding to the free beam aperture. The thickness and the other dimensions as well as the number of ribs per unit length have no significant influence on the size of the eddy current losses generated since the ribs are parallel to the alternating magnetic field. A rib thickness of approximately 1 mm and a number of approximately 50 ribs per meter of vacuum chamber normally provide sufficient strength against the atmospheric pressure for the chamber dimensions that are usually required. The ribs 2 can, for. B. by punching or laser cutting and photo etching from a metal sheet. For chamber manufacture, they are, as shown in Fig. 2, in a straight gauge 4 , which positions their position, so that the bare thin-walled vacuum chamber 1 can be pushed and / or pulled into its inner opening.

Als Ausgangsmaterial der Kammer dient zunächst ein kreisrundes Rohr von vorzugsweise 0,1-0,3 mm Wandstärke aus einer Legierung mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand von mindestens 0,4, vorzugsweise größer als 0,7 mm²/mm, wie z. B. aus austenitischem nicht rostendem Stahl, dessen Umfang etwas, z. B. um 1 mm kleiner ist als der Umfang des elliptischen Ausschnittes der Rippen, der gleich die Endabmessungen der Kammer darstellt. Dieses Rohr kann entweder nahtlos gezogen sein oder aus einem Blech mit einer Längsschweiß naht hergestellt werden. Anschließend bekommt das Rohr seine ellip tische Form durch Stauchen und Ziehen mit Hilfe eines Dornes. Weil der Umfang des Rohres etwas kleiner als der Umfang der inneren Öff nung der Rippen ist, kann es leicht durch die in der Lehre aufge stellten Rippen gezogen und/oder geschoben werden.The starting material for the chamber is initially a circular tube, preferably 0.1-0.3 mm wall thickness, made of an alloy with a high specific electrical resistance of at least 0.4, preferably greater than 0.7 mm ² / mm, such as, for. B. austenitic stainless steel, the scope of something, z. B. is 1 mm smaller than the circumference of the elliptical cutout of the ribs, which represents the final dimensions of the chamber. This tube can either be drawn seamlessly or be made from a sheet metal with a longitudinal weld. Then the tube gets its elliptical shape by upsetting and pulling with the help of a mandrel. Because the circumference of the tube is somewhat smaller than the circumference of the inner opening of the ribs, it can easily be pulled and / or pushed through the ribs set up in the teaching.

Die Aufweitung der elliptischen Kammer wird derart ausgeführt, daß geeignete, vorzugsweise mehrere elliptische Dorne 3, z. B. aus Metall, mit gestaffelten Abmessungen hindurchgezogen werden. Diese Ziehdorne sind zweckmäßig, ähnlich wie Motorkolben, mit besonderen Kolbenringen versehen. Jeder Dorn hat vorzugsweise je zwei "Halb ringe" 6 a, 6 b/6 c, 6 d für die beiden Achsen der Ellipse, wobei die Ringe jedes Paares gegenüberliegend und zueinander etwa um die halbe Rippendistanz versetzt sind, in jeweils einer Nut 5 des Dor nes, die aus fertigungstechnischen Gründen vorzugsweise umlaufend sein können. Die Ringe 6 a-6 d sind zweckmäßig aus Draht, vorzugs weise aus Bronzedraht gefertigt (vgl. Abb. 3). Die Kolbenhalbringe ragen verschieden weit aus dem Dorn 3 heraus und bewirken das Auf weiten des Rohres 1 durch das linienförmige Massieren des Rohrma terials. Durch den versetzten Einbau der Halbringe wird die erfor derliche federnde Wirkung erreicht. Das Rohr ist während des Auf weitungsvorganges gegen Verrutschen zweckmäßig in zwei Schaumgum mistreifen auf den beiden Flachseiten mit Hilfe von geeigneten Deckeln zusammengespannt. Durch dieses Verfahren erreicht man ein annähernd 100%iges Anliegen des Rohrmantels an die außen liegenden Rippen. Obwohl schon ein strammes Anliegen der Rippen auf dem Rohr eine genügende Festigkeit gegen den atmosphärischen Druck ergibt, erreicht man durch nachfolgende Auflötung der Rippen die höchstmög liche Festigkeit und Sicherheit für die Vakuumkammer. Unabhängig davon ist eine vakuumdichte Auflötung oder Anschweißung der beiden Endrippen 2 a, 2 b für das vakuumdichte Fügen der Vakuumkammern mit einander oder mit Flanschen und anderen Vakuumkomponenten unentbehr lich.The expansion of the elliptical chamber is carried out such that suitable, preferably a plurality of elliptical mandrels 3 , z. B. made of metal, with staggered dimensions. These mandrels are usefully equipped with special piston rings, similar to engine pistons. Each mandrel preferably has two "half rings" 6 a , 6 b / 6 c , 6 d for the two axes of the ellipse, the rings of each pair being opposite and offset from one another by about half the rib distance, in a groove 5 each Dor nes, which can preferably be circular for manufacturing reasons. The rings 6 a - 6 d are expediently made of wire, preferably made of bronze wire (see Fig. 3). The piston half rings protrude differently from the mandrel 3 and cause the expansion of the tube 1 by the linear massaging of the Rohrma materials. Due to the offset installation of the half rings, the necessary resilient effect is achieved. The pipe is appropriately clamped together in two foam rubbers on the two flat sides with the help of suitable lids during the expansion process against slipping. With this method, the pipe jacket is almost 100% in contact with the outside fins. Although a tight fit of the ribs on the tube gives sufficient strength against atmospheric pressure, subsequent soldering of the ribs achieves the highest possible strength and security for the vacuum chamber. Regardless, a vacuum-tight be soldered or Anschweißung of the two end ribs 2 a, 2 b for the vacuum-tight joining of the vacuum chambers with each other or with flanges and other components vacuum unentbehr Lich.

Die Wahl des Lotes bzw. des Lötvorganges ist im vorliegenden Fall wichtiger als gewöhnlich, weil das Lot einen großen spezifischen elektrischen Widerstand sowie möglichst kleine magnetische Permeabi lität zusätzlich zur sehr guten Benetzung und Festigkeit bei gerin gen Lotmengen besitzen soll. Besonders wichtig ist das Erreichen einer guten Lötung bei Verwendung von möglichst geringen Lotmengen um zu vermeiden, daß die Wirbelstromverluste der Kammer durch das Lot wesentlich erhöht werden.The choice of the solder or the soldering process is in the present case more important than usual because the solder has a large specific electrical resistance and the smallest possible magnetic permeabi quality in addition to the very good wetting and strength at gerin should possess quantities of solder. Reaching is particularly important good soldering when using the smallest possible amount of solder to avoid that the eddy current losses of the chamber by the Lot can be increased significantly.

Zur Lötung von Vakuumkammern aus nichtrostendem Stahl ist die Ver wendung von Hochtemperaturloten auf Nickel-Basis in Form von Metall pulver, das in einem Bindemittel, vorzugsweise aus mit einer Mi schung von Wasser und Äthanol aufgequollener Methylzellulose dis pergiert ist, besonders vorteilhaft, weil so das Lot mit Hilfe ei ner geeigneten Spritze in sehr geringen Mengen an den zu lötenden Stellen aufgetragen werden kann. Nach Verdampfen der flüchtigen Bestandteile dieser Lötpaste verbleibt das Lötpulver an den zu lötenden Stellen und wird später in einem Vakuum- oder Schutzgas ofen bei hoher Temperatur zur Lötung geschmolzen. Die geringen Men gen des Methylzellulosebinders verdampfen bereits bei 450°C und haben keinen negativen Einfluß auf das Erzielen einer guten Lötung.For soldering vacuum chambers made of stainless steel, Ver Use of nickel-based high-temperature solders in the form of metal powder in a binder, preferably made with a Mi water and ethanol swollen methyl cellulose dis is pergiert, particularly advantageous because so the solder with the help of egg a suitable syringe in very small quantities to be soldered Places can be applied. After evaporating the volatile Components of this solder paste remain on the solder powder soldering points and is later in a vacuum or protective gas furnace melted at high temperature for soldering. The small men genes of the methyl cellulose binder evaporate at 450 ° C and have no negative impact on achieving good soldering.

Obwohl prinzipiell alle Ni-Basis Lote verwendet werden können, hat das Ni-Lot mit den Zusätzen 7% Cr, 3,1% B, 4,5% Si, 3% Fe, 0,06 C und einem optimalen Löttemperaturbereich von 1020-1150°C die besten Lötergebnisse gegeben. Ebenfalls werden sehr gute Lötungen mit dem eutektischen Ni-P-Lot mit 11% P erzielt, das eine Schmelz temperatur von 877°C und einen optimalen Lötbereich von 900-1050 °C hat. In besonderen Fällen, in denen eine minimale magnetische Permeabilität gefordert wird, erweisen sich die Cu-Mn-Ni-Lote mit einem Mn-Gehalt von 10-40% und einem Schmelztemperaturbereich von 870-1010°C als sehr vorteilhaft. Allerdings sollten Lötungen mit diesen Loten wegen des hohen Mn-Dampfdruckes bei der Schmelz temperatur nur in einem Schutzgasofen durchgeführt werden.Although in principle all Ni-based solders can be used the Ni solder with the additions of 7% Cr, 3.1% B, 4.5% Si, 3% Fe, 0.06 C and an optimal soldering temperature range of 1020-1150 ° C best soldering results. Also very good soldering achieved with the eutectic Ni-P solder with 11% P, which is a melting temperature of 877 ° C and an optimal soldering range of 900-1050 ° C. In special cases where there is minimal magnetic Permeability is required, the Cu-Mn-Ni solders also prove a Mn content of 10-40% and a melting temperature range from 870-1010 ° C as very advantageous. However, soldering should with these solders because of the high Mn vapor pressure at the enamel temperature can only be carried out in an inert gas oven.

Umfangreiche Vorversuche zur Herstellung der Lötpaste mit verschie denen Bindern haben gezeigt, daß Methylzellulose die besten Ergeb nisse lieferte. 15-30 gr Methylzellulose werden zuerst in einem Liter Flüssigkeit bestehend aus etwa ³/₅ aus destilliertem Wasser und zu ²/₅ aus Äthanol bzw. Brennspiritus unter Rühren aufgequollen. Aus etwa einem Gewichtsteil dieser Masse und drei Gewichtsteilen Pulverlot läßt sich die Lötpaste sehr leicht herstellen. Ihre Vis kosität kann zu jeder Zeit durch Zugabe von Wasser oder Äthanol auf den optimalen Wert eingestellt werden. Die so hergestellte Löt paste hat ausgezeichnete Eigenschaften. Sie läßt sich mit Hilfe ei ner Spritze sehr leicht auf die zu lötende Stelle auftragen und optimal dosieren; sie trocknet schnell und kann sogar schon eine Stunde nach dem Auftragen bereit für den Lötvorgang sein; während des Lötvorganges zersetzt sich die Methylzellulose vollständig in flüchtige Komponenten bei einer Temperatur, die viel tiefer als die Löttemperatur liegt; die Auftragungswerkzeuge und die Behälter der Paste lassen sich leicht mit Wasser von Pastenresten reinigen.Extensive preliminary tests for the production of the solder paste with various binders have shown that methyl cellulose gave the best results. 15-30 gr methyl cellulose are first / ₅ swollen in one liter of liquid consisting of about ³ of distilled water and to ^_2/5 of ethanol or denatured alcohol with stirring. The solder paste can be produced very easily from approximately one part by weight of this mass and three parts by weight of powder solder. Their viscosity can be adjusted to the optimum value at any time by adding water or ethanol. The solder paste produced in this way has excellent properties. It can be very easily applied to the area to be soldered with the aid of a syringe and optimally dosed; it dries quickly and can even be ready for the soldering process an hour after application; during the soldering process, the methyl cellulose completely decomposes into volatile components at a temperature that is much lower than the soldering temperature; the application tools and the containers of the paste can be easily cleaned of paste residues with water.

Zusätzlich zu den Vorversuchen wurden insgesamt etwa 50 Stück 4 m lange Vakuumkammern aus nichtrostendem Stahl für das neue Elektronensynchrotron DESY-II, das bis 9 GeV Elektronenenergie und mit einer Wiederholungsrate von 12,5 Hz betrieben wird, erfolgreich gefertigt, getestet und installiert. Diese Kammern haben einen elliptischen Querschnitt 80 × 40 mm, sind aus einem Rohr mit 0,3 mm Wandstärke hergestellt und mit 1 mm dicken Rippen, und zwar 50 Stück pro laufenden Meter verstärkt. Die Rippen sind mit dem Ni-Lot obiger Zusammensetzung aufgelötet. Die Wirbelstromverluste betrugen bei 12,5 Hz etwa 60 W pro laufendem Kammermeter und führten bei einer natürlichen Kühlung zu einer Kammertemperatur von weniger als 50°C. Weitere Versuche beim gleichen Querschnitt von 80 × 40 mm und mit der gleichen Anzahl von Rippen ergaben, daß die Wanddicke bis zu 0,1 mm reduziert werden kann, wobei die Kammer beim Test trotzdem stabil und dicht gegen den atmosphärischen Druck bleibt. Durch die Reduktion der Wanddicke um den Faktor 3 werden auch die Verluste um denselben Faktor reduziert. Ebenfalls erfolgreich war die Fertigung von elliptischen Kammern mit größeren Abmessungen 110 × 40 mm und einer Wanddicke von 0,3 mm bei sonst gleicher Rippenanzahl.In addition to the preliminary tests, a total of about 50 pieces were made 4 m long vacuum chambers made of stainless steel for the new Electron synchrotron DESY-II, which up to 9 GeV electron energy and operated with a repetition rate of 12.5 Hz, successful manufactured, tested and installed. These chambers have one elliptical cross section 80 × 40 mm, are made of a tube with 0.3 mm Made of wall thickness and with 1 mm thick ribs, namely 50 Pieces reinforced per running meter. The ribs are with the Ni solder above composition soldered. The eddy current losses were at 12.5 Hz about 60 W per running chamber meter and led natural cooling to a chamber temperature of less than 50 ° C. Further tests with the same cross section of 80 × 40 mm and with the same number of ribs showed that the wall thickness can be reduced to 0.1 mm, the chamber during the test nevertheless remains stable and tight against atmospheric pressure. By reducing the wall thickness by a factor of 3, the Losses reduced by the same factor. Was also successful the production of elliptical chambers with larger dimensions 110 × 40 mm and a wall thickness of 0.3 mm with otherwise the same Number of ribs.

Nach der Lötung sind die Vakuumkammern zunächst gerade und müssen entsprechend dem Biegeradius der Teilchenbahn gebogen werden. Dies kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch An bringen mehrerer kleiner, sich etwa über den halben Umfang der Kam mer erstreckender Sicken 7 nebeneinander geschehen (vgl. Abb. 4). Diese Sicken wurden im Bereich der gekrümmten Teilchenbahn auf dem Teil des Kammerumfanges angebracht, der dem kleineren Krümmungs radius der beabsichtigten Krümmung entspricht. Sie werden vorzugs weise so angebracht, daß sie nicht in das Innere der Kammer hinein-, sondern aus diesem herausragen, damit sie nicht die Strahlapertur verkleinern. Die Anbringung der Sicken erfolgt zweckmäßig durch eine Zunge 8, die von einem mechanisch oder hydraulisch angetriebe nen Kolben 9 in die Kammerwand eingedrückt wird. In Abb. 4 ist beispielsweise der hydraulische Anschluß mit 10 angegeben.After soldering, the vacuum chambers are initially straight and must be bent according to the bending radius of the particle path. According to a preferred embodiment of the invention, this can be done by bringing several small beads 7 that extend approximately over half the circumference of the chamber next to one another (see FIG. 4). These beads were placed in the area of the curved particle path on the part of the chamber circumference that corresponds to the smaller radius of curvature of the intended curvature. They are preferably attached so that they do not protrude into the interior of the chamber, but protrude from it so that they do not reduce the beam aperture. The beads are expediently attached by a tongue 8 which is pressed into the chamber wall by a mechanically or hydraulically driven piston 9 . In Fig. 4, for example, the hydraulic connection is indicated at 10 .

Eine Maßnahme, die die Wirbelstromverluste metallener Vakuumkammern erheblich zu senken geeignet ist, besteht in der Verwendung von Metallen bzw. Metallegierungen mit besonders niedriger elektrischer Leitfähigkeit, nämlich solchen mit einem spezifischen elektrischen Widerstand, der größer ist als der von nichtrostendem Stahl, d. h. 0,75 Ωmm²/m. Als solche Metallegierung werden Ti-Legierungen bevorzugt, da schon Titan selbst einen ebenso hohen Widerstand wie nichtrostender Stahl hat, der durch Zulegieren noch weiter gestei gert werden kann. So hat z. B. die Legierung Ti-Al6-V4 einen Wider stand von 1,66 Ωmm²/m, der um mehr als den Faktor 2 größer als der von nichtrostendem Stahl ist. Hinzu kommt, daß die Festigkeit dieser Legierung um den Faktor 3 größer und der Elastizitätsmodul um den Faktor 2 kleiner als im Falle des nichtrostenden Stahles sind. Alle diese Eigenschaften der Legierung ermöglichen eine ent sprechende Erhöhung der Wiederholungsrate des Teilchenbeschleuni gers. Für Lötungen mit diesen Legierungen wird bevorzugt das Ni-P-Lot mit 11% P verwendet.One measure which is suitable for considerably reducing the eddy current losses in metal vacuum chambers is the use of metals or metal alloys with particularly low electrical conductivity, namely those with a specific electrical resistance which is greater than that of stainless steel, ie 0.75 Ωmm ² / m. As such a metal alloy, Ti alloys are preferred, since titanium itself has as high a resistance as stainless steel, which can be increased even further by alloying. So z. B. the alloy Ti-Al6-V4 was a cons of 1.66 Ωmm ² / m, which is more than a factor of 2 larger than that of stainless steel. In addition, the strength of this alloy is greater by a factor of 3 and the modulus of elasticity is smaller by a factor of 2 than in the case of stainless steel. All of these properties of the alloy enable a corresponding increase in the repetition rate of the particle accelerator. The Ni-P solder with 11% P is preferably used for soldering with these alloys.

Claims

1.Method for producing a vacuum chamber for particle accelerators with alternating magnetic fields with a smooth wall made of a thin prefabricated metal tube with a cross-section flattened in relation to the circular shape, on the outside of which a number of reinforcing ribs are mounted in a parallel arrangement and at a distance from one another and then at least the outermost reinforcing rib terminal soldered to the metal tube or welded together, characterized in that the aufgezoge NEN reinforcing ribs (2) are fixed by upsetting of the metal tube (1) by means of a drawing mandrel (3).

2. The method according to claim 1, characterized in that the United reinforcing ribs ( 2 ) before being attached to the metal tube ( 1 ) on this with the help of a teaching ( 4 ) in a parallel position and at equal intervals.

3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the prefabricated metal tube ( 1 ) with flattened, preferably as an elliptical cross-section is produced by upsetting a tube with a circular cross-section.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the circumference of the mandrel ( 3 ), the largest cross section of which is somewhat smaller than the inner cross section of the metal tube 1 , a number of annular grooves ( 5 ), preferably in about the same distances are cut, in which projecting over the groove edge part rings ( 6 a , 6 b , 6 c , 6 d) are used comparable to the piston rings of an engine, which are at least over half, but not over the entire circumference of the pull extend thorns ( 3 ).

5. The method according to claim 4, characterized in that in two adjacent grooves ( 5 a , 5 b) opposite partial rings ( 6 a , 6 b) along the long sides and two more in adjacent grooves ( 5 c , 5 d) each other Gegenlie partial rings ( 6 c , 6 d) are arranged along the narrow sides of the mandrel.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the amounts by which the partial rings ( 6 ) protrude beyond the edge of the grooves ( 5 ) of the mandrel ( 3 ) increase against the direction of pull.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that for soldering the reinforcing ribs ( 2 ) on the outside of the metal tube ( 1 ) a solder paste is used from a high-temperature solder dispersed in an organic binder based on nickel.

8. The method according to claim 7, characterized in that a Ni Solder with the additions of 7% Cr, 3.1% B, 4.5% Si, 3% Fe, 0.06% C or a Ni-P solder with 11% P or Cu-Mn-Ni solders with a manganese content of 10-40% can be used.

9. The method according to claim 7, characterized in that as a bandage medium methyl cellulose is used in a mixture of Water and alcohol, preferably ethanol, is swollen.

10. A method for bending the manufactured according to claims 1 to 9 th vacuum chamber path according to the radius of curvature of the particles, characterized in that on the smaller radius of curvature of the intended curvature corresponding side of the chamber wall extends approximately over half the chamber circumference, preferably after external beads ( 7 ) are attached.

11. The device for performing the method according to claim 10, characterized by a in the metal tube ( 1 ) displaceable mechanically or hydraulically driven piston ( 9 ) through which a tongue ( 8 ) can be pressed transversely to the tube axis in the tube wall.