JPH0730313A - 無溶接型無線周波共振空洞の製造方法及び該方法により製造された共振空洞 - Google Patents
無溶接型無線周波共振空洞の製造方法及び該方法により製造された共振空洞Info
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- JPH0730313A JPH0730313A JP5350618A JP35061893A JPH0730313A JP H0730313 A JPH0730313 A JP H0730313A JP 5350618 A JP5350618 A JP 5350618A JP 35061893 A JP35061893 A JP 35061893A JP H0730313 A JPH0730313 A JP H0730313A
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- niobium
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- cavity
- foil
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
- H05H7/14—Vacuum chambers
- H05H7/18—Cavities; Resonators
- H05H7/20—Cavities; Resonators with superconductive walls
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- Particle Accelerators (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】技術的および経済的に好適なやり方で一または
複数の無溶接セルを有する共振空洞を製造する方法を提
供することである。 【構成】無溶接型共振モノリシック空洞を生産する方法
であって、セクタに分解でき共振器の内部空洞の形状を
有するダイを配置し、前記ダイを用いて箔をスピンし該
ダイを正確にまた完全にコーティングする金属シートの
モノリシックな無溶接体を提供し、共振器の一開口を通
して該ダイのダイセクタを分解して取り外すことよりな
る。
複数の無溶接セルを有する共振空洞を製造する方法を提
供することである。 【構成】無溶接型共振モノリシック空洞を生産する方法
であって、セクタに分解でき共振器の内部空洞の形状を
有するダイを配置し、前記ダイを用いて箔をスピンし該
ダイを正確にまた完全にコーティングする金属シートの
モノリシックな無溶接体を提供し、共振器の一開口を通
して該ダイのダイセクタを分解して取り外すことよりな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無溶接型無線周波共振
空洞（radiofrequency resonating cavitiesof the wel
dless type）の製造方法に関する。本発明は、また、当
該方法によって得られるモノリシックな加速空洞（acce
lerating cavity）に関する。
空洞（radiofrequency resonating cavitiesof the wel
dless type）の製造方法に関する。本発明は、また、当
該方法によって得られるモノリシックな加速空洞（acce
lerating cavity）に関する。
【０００２】現在の技術水準では、バルク・ニオビウム
およびニオビウム・スパッタリグしたOFHC銅の加速空洞
は、ともに共振器の半セル体（half cell）を旋盤へら
絞りまたは深絞り（lathe spinning or deep drawing）
しさらに内部から電子ビーム溶接して製造される。電子
ビーム偏向磁石の寸法のため、内部からの溶接は、溶接
のなんらかの欠陥による超伝導層の残留無線周波電力損
失など更に別の欠点に加えてこの技術が高周波共振空洞
に用いられる場合のきびしい制約要因となっている。
およびニオビウム・スパッタリグしたOFHC銅の加速空洞
は、ともに共振器の半セル体（half cell）を旋盤へら
絞りまたは深絞り（lathe spinning or deep drawing）
しさらに内部から電子ビーム溶接して製造される。電子
ビーム偏向磁石の寸法のため、内部からの溶接は、溶接
のなんらかの欠陥による超伝導層の残留無線周波電力損
失など更に別の欠点に加えてこの技術が高周波共振空洞
に用いられる場合のきびしい制約要因となっている。
【０００３】超伝導加速器を新たに生成するためには、
超電導空洞を用いずには達成できない高いエネルギー・
レベルで互いに衝突する高品質の粒子ビームが必要であ
る。1.5ないし3GHzで作動する共振加速構造体には理論
的限界に近い高変化度加速場の開発が必要となる。
超電導空洞を用いずには達成できない高いエネルギー・
レベルで互いに衝突する高品質の粒子ビームが必要であ
る。1.5ないし3GHzで作動する共振加速構造体には理論
的限界に近い高変化度加速場の開発が必要となる。
【０００４】高加速場を得るためには最適化した内部共
振器面の開発が必要であり、現在、業界および研究機関
ではその開発のために巨額の投資が行われている。
振器面の開発が必要であり、現在、業界および研究機関
ではその開発のために巨額の投資が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、技術
的および経済的に好適なやり方で一または複数の無溶接
セルを有する共振空洞を製造する方法を提供することで
ある。
的および経済的に好適なやり方で一または複数の無溶接
セルを有する共振空洞を製造する方法を提供することで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明にもとづけば、こ
の目的は、半セル体スピン法（half cell spinning met
hod）を、請求項１の特徴節に開示されているように、
制御下で分解可能な適当なダイ上で全空洞に拡張するこ
とによって達成される。本発明によれば、無溶接型無線
周波共振空洞の製造方法であって、分解が可能で共振器
の内部空洞の形状を有するダイを配設し、前記ダイを締
切りチューブの形状を有する２本のシリンダーの間にブ
ロックし、該ダイならびに該シリンダーを用いて全アセ
ンブリーを覆うモノリシックなボディーが得られるまで
箔をスピンさせ、そして構成部品を分解して該ダイを外
すことよりなる方法が得られる。前記スピン工程におい
てワンピースのバルク・ニオビウムで形成される箔材料
が使用されてもよい。ニオビウム箔が、約１００ミクロ
ンの厚さを有し、電気堆積（electrodeposition）によ
って厚さ約１mmの銅または銀の層でコーティングされて
もよい。箔の材料がOFHC銅であり、その上にスパッタリ
ングによってニオビウムのコーティングが施されてもよ
い。前記銅またはニオビウムである箔の材料がディスク
の形状で使用され、該ディスクがダイの下表面と引抜き
旋盤の心棒の間で挟まれた後スピンされて円錐台形にさ
れ、該円錐台形の最小の断面は該ダイの端部シリンダー
の断面に対応してもよい。前記円錐台形が、製造される
空洞の寸法に適合する角度を有し、中央部分すなわちダ
イ・シェルの旋盤スピンが中間の高速アニールを挟んで
２工程で実施されてもよい。前記旋盤スピン（lathespi
nning）が、前記シェルの最大直径を有する赤道線部分
で行われているとき、および関連する締切りチューブを
備えた半セル体がすでに形成されているときには、前記
高速アニール工程は６００℃未満の温度で実施されても
よい。楕円の形状を有するダイ・シェルがナイロン、Ｐ
ＶＣのプラスティックまたは他の技術的に好適な材料製
であり、締切りチューブ用の２本のシリンダーが鋼製で
あってもよい。締切りチューブ用のシリンダーはＰＶＣ
製であってもよい。前記シリンダーが、一方のシリンダ
ーが配設されるとピンと共働する円錐形の継手の表面に
よって該シェルに接続されて、他のシリンダーの台座内
に導入される。該ダイ・シェルが、軸方向の面に対して
左右対称な子午面（経面）によって確定されまた内側の
角に面取り部が配設されるセクタあるいはスライスに分
割されてもよい。対向する２個のセクタがキーとして機
能し、そのためそれらが共振器から取り外された後他の
セクタが取り外せることになってもよい。マルチ・セル
空洞の製造のためにモジュラー・マルチ・シェル・ダイ
が使用され、前記ダイは複数のシェルで形成され、該シ
ェルは子午面によって確定されセクタに分割されて端部
どうしが連結され、該ダイの共振空洞からの取外しを容
易にするために前記セクタの内側の角に面取り部が配設
されることができる。スピンされた空洞に熱拡散法が施
されてＡ１５型またはＢ１型の結晶構造を有するコーテ
ィング化合物すなわちニオビウムの限界温度（crucial
temperature）より高い限界温度を有する超伝導材料を
得てもよい。また、本発明によれば、銅またはニオビウ
ムの１個の無溶接体で形成され、上述の方法によって製
造されるモノ・セルまたはマルチ・セル共振空洞が得ら
れる。
の目的は、半セル体スピン法（half cell spinning met
hod）を、請求項１の特徴節に開示されているように、
制御下で分解可能な適当なダイ上で全空洞に拡張するこ
とによって達成される。本発明によれば、無溶接型無線
周波共振空洞の製造方法であって、分解が可能で共振器
の内部空洞の形状を有するダイを配設し、前記ダイを締
切りチューブの形状を有する２本のシリンダーの間にブ
ロックし、該ダイならびに該シリンダーを用いて全アセ
ンブリーを覆うモノリシックなボディーが得られるまで
箔をスピンさせ、そして構成部品を分解して該ダイを外
すことよりなる方法が得られる。前記スピン工程におい
てワンピースのバルク・ニオビウムで形成される箔材料
が使用されてもよい。ニオビウム箔が、約１００ミクロ
ンの厚さを有し、電気堆積（electrodeposition）によ
って厚さ約１mmの銅または銀の層でコーティングされて
もよい。箔の材料がOFHC銅であり、その上にスパッタリ
ングによってニオビウムのコーティングが施されてもよ
い。前記銅またはニオビウムである箔の材料がディスク
の形状で使用され、該ディスクがダイの下表面と引抜き
旋盤の心棒の間で挟まれた後スピンされて円錐台形にさ
れ、該円錐台形の最小の断面は該ダイの端部シリンダー
の断面に対応してもよい。前記円錐台形が、製造される
空洞の寸法に適合する角度を有し、中央部分すなわちダ
イ・シェルの旋盤スピンが中間の高速アニールを挟んで
２工程で実施されてもよい。前記旋盤スピン（lathespi
nning）が、前記シェルの最大直径を有する赤道線部分
で行われているとき、および関連する締切りチューブを
備えた半セル体がすでに形成されているときには、前記
高速アニール工程は６００℃未満の温度で実施されても
よい。楕円の形状を有するダイ・シェルがナイロン、Ｐ
ＶＣのプラスティックまたは他の技術的に好適な材料製
であり、締切りチューブ用の２本のシリンダーが鋼製で
あってもよい。締切りチューブ用のシリンダーはＰＶＣ
製であってもよい。前記シリンダーが、一方のシリンダ
ーが配設されるとピンと共働する円錐形の継手の表面に
よって該シェルに接続されて、他のシリンダーの台座内
に導入される。該ダイ・シェルが、軸方向の面に対して
左右対称な子午面（経面）によって確定されまた内側の
角に面取り部が配設されるセクタあるいはスライスに分
割されてもよい。対向する２個のセクタがキーとして機
能し、そのためそれらが共振器から取り外された後他の
セクタが取り外せることになってもよい。マルチ・セル
空洞の製造のためにモジュラー・マルチ・シェル・ダイ
が使用され、前記ダイは複数のシェルで形成され、該シ
ェルは子午面によって確定されセクタに分割されて端部
どうしが連結され、該ダイの共振空洞からの取外しを容
易にするために前記セクタの内側の角に面取り部が配設
されることができる。スピンされた空洞に熱拡散法が施
されてＡ１５型またはＢ１型の結晶構造を有するコーテ
ィング化合物すなわちニオビウムの限界温度（crucial
temperature）より高い限界温度を有する超伝導材料を
得てもよい。また、本発明によれば、銅またはニオビウ
ムの１個の無溶接体で形成され、上述の方法によって製
造されるモノ・セルまたはマルチ・セル共振空洞が得ら
れる。
【０００７】
【実施例】以下、例として本発明の好ましい一実施態様
を示した添付の図面を参照して本発明を説明する。当該
実施態様が本発明を限定するものではないことはいうま
でもない。
を示した添付の図面を参照して本発明を説明する。当該
実施態様が本発明を限定するものではないことはいうま
でもない。
【０００８】図１を参照して、従来技術のマルチ・セル
空洞は、複数の順次並べられた空洞１０で構成され、そ
の両端には１２で示すＵＨＶフランジで終わるシリンダ
ー１１が配設される。共振器の本体がバルク・ニオビウ
ムまたはOFHC銅で形成される場合には、旋盤へら絞りす
なわち半セル体を形成してそれを化学的および／または
電気化学的に研磨しさらに電子ビーム溶接で互いに溶接
するという製造方法が現在すでに確立されている。最後
に、マルチ・セル・モジュールがろう付けまたは電子ビ
ーム溶接でフランジ１２に連結される。この際、銅全体
が共振器の内部から電子ビーム溶接されることがなによ
りも好ましい。これは、外部から溶接すると、材料の全
厚を通して完全に溶接が進行しない場合には溶接シーム
に沿って微細スロットが生成されるおそれがあり、生成
した微細スロットは、いわゆる「化粧溶接」を施しても
矯正されないためである。
空洞は、複数の順次並べられた空洞１０で構成され、そ
の両端には１２で示すＵＨＶフランジで終わるシリンダ
ー１１が配設される。共振器の本体がバルク・ニオビウ
ムまたはOFHC銅で形成される場合には、旋盤へら絞りす
なわち半セル体を形成してそれを化学的および／または
電気化学的に研磨しさらに電子ビーム溶接で互いに溶接
するという製造方法が現在すでに確立されている。最後
に、マルチ・セル・モジュールがろう付けまたは電子ビ
ーム溶接でフランジ１２に連結される。この際、銅全体
が共振器の内部から電子ビーム溶接されることがなによ
りも好ましい。これは、外部から溶接すると、材料の全
厚を通して完全に溶接が進行しない場合には溶接シーム
に沿って微細スロットが生成されるおそれがあり、生成
した微細スロットは、いわゆる「化粧溶接」を施しても
矯正されないためである。
【０００９】しかし、内部からの溶接は、寸法を小さく
してより高周波の空洞を形成しようとする場合にきびし
い制約要因となる。OFHC銅を薄膜のNb／Cu空洞に溶接す
る場合には、さらに別の問題が生じる。すなわち、クレ
ーターすなわち電子ビームによって生成される突出部が
存在することばかりでなく、溶接後は見えなくなるが空
洞の化学処理中に現れる溶接部の空虚なバブルによっ
て、外被の質、その超電導性、および無線周波性能が大
きく低下する。これらのことから、モノリシックな空洞
すなわち無溶接空洞が最終製品としての共振器の性能を
改善するための大きな一歩となることは明きらかであ
る。
してより高周波の空洞を形成しようとする場合にきびし
い制約要因となる。OFHC銅を薄膜のNb／Cu空洞に溶接す
る場合には、さらに別の問題が生じる。すなわち、クレ
ーターすなわち電子ビームによって生成される突出部が
存在することばかりでなく、溶接後は見えなくなるが空
洞の化学処理中に現れる溶接部の空虚なバブルによっ
て、外被の質、その超電導性、および無線周波性能が大
きく低下する。これらのことから、モノリシックな空洞
すなわち無溶接空洞が最終製品としての共振器の性能を
改善するための大きな一歩となることは明きらかであ
る。
【００１０】無溶接空洞のプロトタイプは、すでに開発
されている。文献によれば、従来、エレクトロフォーミ
ング（電力形成法）とハイドロフォーミング（水力形成
法）の２つの技術が研究されている。エレクトロフォー
ミングは、銅にしか適用されずまた銅の酸素含有量を制
御し続けることができないという欠点がある。これは、
酸素不純物が薄膜の成長中にニオビウムに移動すること
からニオビウム・スパッタリングにとってきびしい制約
要因となる。
されている。文献によれば、従来、エレクトロフォーミ
ング（電力形成法）とハイドロフォーミング（水力形成
法）の２つの技術が研究されている。エレクトロフォー
ミングは、銅にしか適用されずまた銅の酸素含有量を制
御し続けることができないという欠点がある。これは、
酸素不純物が薄膜の成長中にニオビウムに移動すること
からニオビウム・スパッタリングにとってきびしい制約
要因となる。
【００１１】ハイドロフォーミングによる膨張（swelli
ng）は、あらゆる周波数域の共振器に関して銅とニオビ
ウムの双方に適用できる技術である。材料の亀裂や異常
座屈を避けるために、製品は少なくとも２度アニールし
て、各膨張後に再び応力をならす（normalize）必要が
ある。アニールの回数は、求められる最終的な空洞の形
状と水圧変形工程数に応じて決まる。これに要する機器
がきわめて高価なために、この方法は、大量の共振器を
製造する場合にのみ好便である。
ng）は、あらゆる周波数域の共振器に関して銅とニオビ
ウムの双方に適用できる技術である。材料の亀裂や異常
座屈を避けるために、製品は少なくとも２度アニールし
て、各膨張後に再び応力をならす（normalize）必要が
ある。アニールの回数は、求められる最終的な空洞の形
状と水圧変形工程数に応じて決まる。これに要する機器
がきわめて高価なために、この方法は、大量の共振器を
製造する場合にのみ好便である。
【００１２】本発明は、適当なダイ上に空洞全体を発展
させるにあたって単に半セル体スピン法を用いることに
よって、1.5GHzで共振する銅またはニオビウムのモノ・
セル空洞を製造することを可能にするものである。この
技術によって最大直径と最小直径の比が2.27で内表面の
粗さが少ない空洞を製造した。図２および図３は、例と
して前記空洞の一つを示したものである。図からわかる
ように、締切りチューブ（cut-off tube）は、直径が80
mmで赤道線直径が181.9mmである。図３の曲げ半径がこ
れらの直径の変化に応じて変化することはいうまでもな
い。
させるにあたって単に半セル体スピン法を用いることに
よって、1.5GHzで共振する銅またはニオビウムのモノ・
セル空洞を製造することを可能にするものである。この
技術によって最大直径と最小直径の比が2.27で内表面の
粗さが少ない空洞を製造した。図２および図３は、例と
して前記空洞の一つを示したものである。図からわかる
ように、締切りチューブ（cut-off tube）は、直径が80
mmで赤道線直径が181.9mmである。図３の曲げ半径がこ
れらの直径の変化に応じて変化することはいうまでもな
い。
【００１３】本発明の顕著な効果の一つは、ハイドロフ
ォーミングに用いられるような高価で複雑高度な機器の
ために巨額の投資を行う必要がないことである。
ォーミングに用いられるような高価で複雑高度な機器の
ために巨額の投資を行う必要がないことである。
【００１４】締切りチューブが付いて完成する全空洞
は、１回の中間真空アニールを間に挟んだ２工程のスピ
ン法で厚さ３mmのOFHC銅箔からスピン製造することがで
きる。この方法の第一工程では銅のシートを円錐台形の
ダイ上でスピンさせるが、該ダイの最小の断面は、締切
りチューブの断面と同じ寸法となっている。円錐台の角
度が、形成されるセルの寸法に関連すべきものであるこ
とはいうまでもない。ダイ下表面と旋盤心棒の間に挟ま
れた銅またはニオビウム・ディスクは、容易に変形して
円錐台形となる。
は、１回の中間真空アニールを間に挟んだ２工程のスピ
ン法で厚さ３mmのOFHC銅箔からスピン製造することがで
きる。この方法の第一工程では銅のシートを円錐台形の
ダイ上でスピンさせるが、該ダイの最小の断面は、締切
りチューブの断面と同じ寸法となっている。円錐台の角
度が、形成されるセルの寸法に関連すべきものであるこ
とはいうまでもない。ダイ下表面と旋盤心棒の間に挟ま
れた銅またはニオビウム・ディスクは、容易に変形して
円錐台形となる。
【００１５】第一の半セル体とともに空洞の締切りチュ
ーブをスピンさせる次の工程には、正確に空洞の内側の
形状を有する第２のダイ（図４）が用いられる。銅を60
0℃未満の温度で高速アニールすることにより、残りの
半セル体および第二の締切りチューブをスピンさせるこ
とが可能となる。
ーブをスピンさせる次の工程には、正確に空洞の内側の
形状を有する第２のダイ（図４）が用いられる。銅を60
0℃未満の温度で高速アニールすることにより、残りの
半セル体および第二の締切りチューブをスピンさせるこ
とが可能となる。
【００１６】図４のダイは、３つの主要部品で構成され
る。その上で空洞の腹部がスピンされるナイロンまたは
ＰＶＣ製シェル１３、そしてその上で２本の締切りチュ
ーブが形成される２本のステンレス鋼製シリンダー１４
である（図５）。
る。その上で空洞の腹部がスピンされるナイロンまたは
ＰＶＣ製シェル１３、そしてその上で２本の締切りチュ
ーブが形成される２本のステンレス鋼製シリンダー１４
である（図５）。
【００１７】一方のシリンダーとシェルの間には円錐形
の継手１５があって、ダイが容易に部品に分解できるよ
うにしている（図６および図７）。該継手は、一方のシ
リンダーに配設されて他方のシリンダーの台座１７内に
挿入されるピン１６を含む。
の継手１５があって、ダイが容易に部品に分解できるよ
うにしている（図６および図７）。該継手は、一方のシ
リンダーに配設されて他方のシリンダーの台座１７内に
挿入されるピン１６を含む。
【００１８】該ダイは、潤滑油で潤滑する必要があり、
使用した潤滑油は、グリスを取り除くために適当な浴槽
で超音波処理して除去する必要が生じる。
使用した潤滑油は、グリスを取り除くために適当な浴槽
で超音波処理して除去する必要が生じる。
【００１９】空洞の製造後にプラスティック製のシェル
１３を該空洞から取り外すために、該シェルは、１０個
のセクタ１８で構成され、該セクタは、作動（machinin
g）中は前記２本のシリンダー１４によって支えられ
る。セクタ１８は、縦の面に対して左右対称に切られて
おり、したがって５対の対向する等しいセクタが形成さ
れることになる。対向する２個のセクタは、キーとして
機能し、そのためそれらが共振器から引き出されると他
のすべてのセクタが力を加えることなく自由に取り外せ
るようになる。これらキーとなるセクタは、大きすぎる
と空洞から引き出すことができなくなり、また小さすぎ
ると十分にキーの役割を果たすことができないため、そ
の形状は決定的に重要な意味を持つ。
１３を該空洞から取り外すために、該シェルは、１０個
のセクタ１８で構成され、該セクタは、作動（machinin
g）中は前記２本のシリンダー１４によって支えられ
る。セクタ１８は、縦の面に対して左右対称に切られて
おり、したがって５対の対向する等しいセクタが形成さ
れることになる。対向する２個のセクタは、キーとして
機能し、そのためそれらが共振器から引き出されると他
のすべてのセクタが力を加えることなく自由に取り外せ
るようになる。これらキーとなるセクタは、大きすぎる
と空洞から引き出すことができなくなり、また小さすぎ
ると十分にキーの役割を果たすことができないため、そ
の形状は決定的に重要な意味を持つ。
【００２０】図９、１０は、セクタ１８、およびスピン
されるナイロン製シェル１３を分割してスライスにする
切断線Ｌを示す。該シェルが容易に作動するようになっ
ていないときには、カットしてセクタにする必要がある
ことはいうまでもない。シェルをカットしてセクタとし
た後、全部品を鋼製のシリンダーにおいて旋盤にブロッ
クし、空洞の最終的な形状を示すようになるまで作動さ
せる。作動終了後、該セクタは、図１０に示すようにＳ
の箇所を面取りする必要がある。
されるナイロン製シェル１３を分割してスライスにする
切断線Ｌを示す。該シェルが容易に作動するようになっ
ていないときには、カットしてセクタにする必要がある
ことはいうまでもない。シェルをカットしてセクタとし
た後、全部品を鋼製のシリンダーにおいて旋盤にブロッ
クし、空洞の最終的な形状を示すようになるまで作動さ
せる。作動終了後、該セクタは、図１０に示すようにＳ
の箇所を面取りする必要がある。
【００２１】本出願人は、複合プラスティック製シェル
を使用する場合の上記に代わる方法も考慮した。シェル
は、セクタに分割しない単一のバルク部品とすることも
可能である。該シェルを適当な硬度と密度（hardness a
nd consistency）を有する有機繊維または樹脂製とする
場合には、洗剤を用いてそれを化学的に溶解することが
可能となる。本出願人は、旋盤でプラスティック製シェ
ルを破壊してそれを取り除くことができるかどうかの試
験を行ったが、該切断工具で共振器の内表面を傷つける
危険性に加えてかなりの経費を要するため、これは望ま
しい方法ではないことがわかった。
を使用する場合の上記に代わる方法も考慮した。シェル
は、セクタに分割しない単一のバルク部品とすることも
可能である。該シェルを適当な硬度と密度（hardness a
nd consistency）を有する有機繊維または樹脂製とする
場合には、洗剤を用いてそれを化学的に溶解することが
可能となる。本出願人は、旋盤でプラスティック製シェ
ルを破壊してそれを取り除くことができるかどうかの試
験を行ったが、該切断工具で共振器の内表面を傷つける
危険性に加えてかなりの経費を要するため、これは望ま
しい方法ではないことがわかった。
【００２２】上記の方法を用いて、厚さ３mmの箔をスピ
ンさせて得られる無溶接銅空洞および厚さ1.5mmの箔を
スピンさせて得られるニオビウム空洞を調製した。ニオ
ビウムに関しては、いわゆる「オレンジの皮剥け」（or
ange peeling）の問題が生じたためさらに研究が必要で
あるが、この問題は、適当なアニールによって克服する
ことができる。表面の質が、出発材料の表面の最初の状
態に厳密に左右されることも注意しなければならない。
引掻き傷のない無傷の箔を使用することによって、必要
な表面の粗さを得ることができる。
ンさせて得られる無溶接銅空洞および厚さ1.5mmの箔を
スピンさせて得られるニオビウム空洞を調製した。ニオ
ビウムに関しては、いわゆる「オレンジの皮剥け」（or
ange peeling）の問題が生じたためさらに研究が必要で
あるが、この問題は、適当なアニールによって克服する
ことができる。表面の質が、出発材料の表面の最初の状
態に厳密に左右されることも注意しなければならない。
引掻き傷のない無傷の箔を使用することによって、必要
な表面の粗さを得ることができる。
【００２３】寸法を変えるだけで、上記の方法によって
任意の周波数の空洞を製造することができることが理解
されよう。さらに、スピンによって半セル体を製造する
ための機器が得られる場合には、常に、実質的な変更を
加えることなしに上記の方法を用いることができる。
任意の周波数の空洞を製造することができることが理解
されよう。さらに、スピンによって半セル体を製造する
ための機器が得られる場合には、常に、実質的な変更を
加えることなしに上記の方法を用いることができる。
【００２４】近年、加速用超伝導空洞に使用するために
ニオビウムの限界温度より高い限界温度の超伝導材料の
研究が進められている。Ａ１５型の結晶構造材料（例え
ば、V3Si、Nb3Sn、（NbTi）3Ge...）あるいはＢ１型の
結晶構造材料（例えば、NbNC、NbTiNC、NbZrN...）など
がその好例である。この種の材料は、上記の方法を用い
て、スパッタリング（カソードスパッタリング）によっ
てOFHC銅層上に堆積（deposit）させることができ、あ
るいは卑金属、例えば、ヴァナジウム、ニオビウム、ニ
オビウム−チタン、あるいはニオビウム−ジルコニウム
中に空洞を形成することができる。そして、例えば、Ｂ
１化合物の場合には窒素またはメタン雰囲気中で、また
Ａ１５化合物の場合にはシランまたは蒸発させたスズの
雰囲気中で熱拡散法（thermal diffusion process）を
実施することができる。
ニオビウムの限界温度より高い限界温度の超伝導材料の
研究が進められている。Ａ１５型の結晶構造材料（例え
ば、V3Si、Nb3Sn、（NbTi）3Ge...）あるいはＢ１型の
結晶構造材料（例えば、NbNC、NbTiNC、NbZrN...）など
がその好例である。この種の材料は、上記の方法を用い
て、スパッタリング（カソードスパッタリング）によっ
てOFHC銅層上に堆積（deposit）させることができ、あ
るいは卑金属、例えば、ヴァナジウム、ニオビウム、ニ
オビウム−チタン、あるいはニオビウム−ジルコニウム
中に空洞を形成することができる。そして、例えば、Ｂ
１化合物の場合には窒素またはメタン雰囲気中で、また
Ａ１５化合物の場合にはシランまたは蒸発させたスズの
雰囲気中で熱拡散法（thermal diffusion process）を
実施することができる。
【００２５】また、本発明の方法によってマルチ・セル
の製造を行うことも可能である。例えば、４−セル空洞
を製造する場合には、各セルごとに１個の４−シェル・
ダイを使用すれば上記と同じ方法を実施することができ
る。各シェルは、モノ・セルに用いられるダイのシェル
と同じであり、図１１に示すようにセクタ１８にカット
される。ダイの各シェルは、その端部を後に続くシェル
の端部に接続され、それに適当な面取り１９が施され、
セクタ１８が取り外せるようになっている。鋼製のシリ
ンダーへの連結は、モノ・セルの場合と同じである。こ
のマルチ・セル空洞は、箔を使用し、モノ・セルの場合
について説明したようにこの箔から円錐台またはシリン
ダーが得られるようにしてこのマルチ・セルをダイ上に
形成することもできるし、あるいは一端が閉じられた延
伸シリンダー用いることもできる。
の製造を行うことも可能である。例えば、４−セル空洞
を製造する場合には、各セルごとに１個の４−シェル・
ダイを使用すれば上記と同じ方法を実施することができ
る。各シェルは、モノ・セルに用いられるダイのシェル
と同じであり、図１１に示すようにセクタ１８にカット
される。ダイの各シェルは、その端部を後に続くシェル
の端部に接続され、それに適当な面取り１９が施され、
セクタ１８が取り外せるようになっている。鋼製のシリ
ンダーへの連結は、モノ・セルの場合と同じである。こ
のマルチ・セル空洞は、箔を使用し、モノ・セルの場合
について説明したようにこの箔から円錐台またはシリン
ダーが得られるようにしてこのマルチ・セルをダイ上に
形成することもできるし、あるいは一端が閉じられた延
伸シリンダー用いることもできる。
【００２６】以上、望ましい実施態様について本発明を
図示、説明したが、当該技術に熟達した人には本発明の
範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行うことが
可能なことは容易に理解されよう。
図示、説明したが、当該技術に熟達した人には本発明の
範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行うことが
可能なことは容易に理解されよう。
【図１】先行技術のマルチ・セル空洞を示す概要図であ
る。
る。
【図２】1.5GHzの周波数で共振するシングル・セル空洞
を示す図である。
を示す図である。
【図３】図２の空洞の内部の寸法を示す図である。
【図４】本方法を実施するためのダイを示す図である。
【図５】図４のダイを３つの部分に分解したものを示す
図である。
図である。
【図６】図５の２つの端部シリンダーの詳細を示す図で
ある。
ある。
【図７】図５の２つの端部シリンダーの詳細を示す図で
ある。
ある。
【図８】セクタあるいはスライスに分割されたダイの中
央のシェルを示す図である。
央のシェルを示す図である。
【図９】リングの垂直断面図である。
【図１０】スライスに分割されて内側の角が面取りされ
るシェルの平面図である。
るシェルの平面図である。
【図１１】本発明にもとづくマルチ・セル空洞用のモジ
ュラー・ダイの断面図である。
ュラー・ダイの断面図である。
１０ 空洞 １１ シリンダー １２ ＵＨＶフランジ １３ シェル １４ ステンレス鋼製シリンダー １５ 継手 １６ ピン １７ 台座 １８ セクタ １９ 面取り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レナート プレチーゾ イタリア国 アイ 35020 パドーヴァ レニャーロ ヴィア ロメア ４ アイエ ヌエフエヌ エルエヌエル内 (72)発明者 ウラディミール エル ルツィノフ イタリア国 アイ 35020 パドーヴァ レニャーロ ヴィア ロメア ４ アイエ ヌエフエヌ エルエヌエル内 (72)発明者 セルゲイ ユー スターク イタリア国 アイ 35020 パドーヴァ レニャーロ ヴィア ロメア ４ アイエ ヌエフエヌ エルエヌエル内 (72)発明者 イリア アイ クリーク イタリア国 アイ 35020 パドーヴァ レニャーロ ヴィア ロメア ４ アイエ ヌエフエヌ エルエヌエル内
Claims (15)
- 【請求項１】 無溶接型無線周波共振空洞の製造方法で
あって、分解が可能で共振器の内部空洞の形状を有する
ダイを配設し、前記ダイを締切りチューブの形状を有す
る２本のシリンダーの間にブロックし、該ダイならびに
該シリンダーを用いて全アセンブリーを覆うモノリシッ
クなボディーが得られるまで箔をスピンさせ、そして構
成部品を分解して該ダイを外すことよりなる方法。 - 【請求項２】 前記スピン工程においてワンピースのバ
ルク・ニオビウムで形成される箔材料が使用される、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 ニオビウム箔が、約１００ミクロンの厚
さを有し、電気堆積によって厚さ約１mmの銅または銀の
層でコーティングされる、請求項１または２に記載の方
法。 - 【請求項４】 箔の材料がOFHC銅であり、その上にスパ
ッタリングによってニオビウムのコーティングが施され
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記銅またはニオビウムである箔の材料
がディスクの形状で使用され、該ディスクがダイの下表
面と引抜き旋盤の心棒の間で挟まれた後スピンされて円
錐台形にされ、該円錐台形の最小の断面は該ダイの端部
シリンダーの断面に対応する、請求項１ないし４に記載
の方法。 - 【請求項６】 前記円錐台形が、製造される空洞の寸法
に適合する角度を有し、中央部分すなわちダイ・シェル
の旋盤スピンが中間の高速アニールを挟んで２工程で実
施される、請求項１ないし５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記旋盤スピンが、前記シェルの最大直
径を有する赤道線部分で行われているとき、および関連
する締切りチューブを備えた半セル体がすでに形成され
ているときには、前記高速アニール工程は６００℃未満
の温度で実施される、請求項１ないし６に記載の方法。 - 【請求項８】 楕円の形状を有するダイ・シェルがナイ
ロン、ＰＶＣのプラスティックまたは他の技術的に好適
な材料製であり、締切りチューブ用の２本のシリンダー
が鋼製である、請求項１ないし７に記載の方法。 - 【請求項９】 締切りチューブ用のシリンダーがＰＶＣ
製である、請求項１ないし８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記シリンダーが、一方のシリンダー
が配設されるとピンと共働する円錐形の継手の表面によ
って該シェルに接続されて、他のシリンダーの台座内に
導入される、請求項１ないし９に記載の方法。 - 【請求項１１】 該ダイ・シェルが、軸方向の面に対し
て左右対称な子午面によって確定されまた内側の角に面
取り部が配設されるセクタあるいはスライスに分割され
る、請求項１ないし１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 対向する２個のセクタがキーとして機
能し、そのためそれらが共振器から取り外された後他の
セクタが取り外せる、請求項１ないし１１に記載の方
法。 - 【請求項１３】 マルチ・セル空洞の製造のためにモジ
ュラー・マルチ・シェル・ダイが使用され、前記ダイは
複数のシェルで形成され、該シェルは子午面によって確
定されセクタに分割されて端部どうしが連結され、該ダ
イの共振空洞からの取外しを容易にするために前記セク
タの内側の角に面取り部が配設される、請求項１ないし
１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 スピンされた空洞に熱拡散法が施され
てＡ１５型またはＢ１型の結晶構造を有するコーティン
グ化合物すなわちニオビウムの限界温度より高い限界温
度を有する超伝導材料が得られる、請求項１１に記載の
方法。 - 【請求項１５】 銅またはニオビウムの１個の無溶接体
で形成され、請求項１ないし１４に記載の方法によって
製造されるモノ・セルまたはマルチ・セル共振空洞。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP93830260.1 | 1993-06-14 | ||
| EP93830260A EP0630172B1 (en) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Method of producing radiofrequency resonating cavities of the weldless type and product obtained therefrom |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0730313A true JPH0730313A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3723855B2 JP3723855B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=8215182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35061893A Expired - Fee Related JP3723855B2 (ja) | 1993-06-14 | 1993-12-28 | 無溶接型無線周波共振空洞の製造方法及び該方法により製造された共振空洞 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5500995A (ja) |
| EP (1) | EP0630172B1 (ja) |
| JP (1) | JP3723855B2 (ja) |
| AT (1) | ATE153211T1 (ja) |
| DE (1) | DE69310722T2 (ja) |
| ES (1) | ES2104112T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006109761A1 (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 超伝導加速空洞の製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6330741B1 (en) * | 1999-10-05 | 2001-12-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of shrink fitting crystalline sapphire |
| DE102006021111B3 (de) * | 2005-12-02 | 2007-08-02 | Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy | Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern von Resonatoren |
| US7760054B2 (en) * | 2006-07-03 | 2010-07-20 | Uchicago Argonne, Llc | Tubular RF cage field confinement cavity |
| DE102007037835B3 (de) * | 2007-08-10 | 2009-02-12 | Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von schweissnahtlosen Hochfrequenzresonatoren |
| JP5449093B2 (ja) * | 2010-09-03 | 2014-03-19 | 三菱重工業株式会社 | 超伝導加速空洞のポート部材 |
| JP5804840B2 (ja) * | 2011-08-11 | 2015-11-04 | 三菱重工業株式会社 | 加工装置及び加工方法 |
| AT511748B1 (de) * | 2011-08-12 | 2014-04-15 | Gfm Gmbh | Vorrichtung zum schmieden eines hohlkörpers |
| CN103475365A (zh) * | 2013-09-13 | 2013-12-25 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种用于超导稳频振荡器的谐振腔及其使用方法 |
| CN104470189B (zh) * | 2013-11-27 | 2018-02-23 | 中国科学院高能物理研究所 | 一种散裂中子源用固体靶片及其制备方法 |
| CN113385894B (zh) * | 2021-06-10 | 2022-04-26 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种基于高导热材料和高射频性能超导材料复合板的射频超导谐振腔及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US264150A (en) * | 1882-09-12 | Process of spinning sheet metal | ||
| US693186A (en) * | 1901-04-12 | 1902-02-11 | Stirling Company | Mandrel for shaping hollow or tubular wrought-metal articles. |
| US1565015A (en) * | 1924-03-21 | 1925-12-08 | Heine Boiler Co | Internal mandrel for headers |
| US1921584A (en) * | 1931-07-06 | 1933-08-08 | Mueller Brass Co | Mandrel |
| US4115916A (en) * | 1973-05-11 | 1978-09-26 | Union Carbide Corporation | AC Superconducting articles and a method for their manufacture |
| JPS60261203A (ja) * | 1984-06-08 | 1985-12-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導キヤビテイの製造方法 |
| JPS60261202A (ja) * | 1984-06-08 | 1985-12-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導キヤビテイの製造方法 |
| JPS6139602A (ja) * | 1984-07-30 | 1986-02-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導空洞共振器の製造法 |
| US4765055A (en) * | 1985-08-26 | 1988-08-23 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of fabricating a superconducting cavity |
| DE3722745A1 (de) * | 1987-07-09 | 1989-01-19 | Interatom | Herstellungsverfahren fuer hohlkoerper aus beschichteten blechen und apparat, insbesondere supraleitender hochfrequenz-resonator |
| IT1226841B (it) * | 1988-08-11 | 1991-02-19 | Dani Marco E Societa Cte Consu | Metodo di fabbricazione di cavita' risonanti per acceleratori di particelle. |
| IT1249440B (it) * | 1991-08-14 | 1995-02-23 | Ist Nazionale Fisica Nucleare | Metodo e dispositivo per la deposizione tramite spruzzamento catodico di films sottili superconduttori di niobio su cavita' risonanti a quarto d'onda in rame per l'accellerazione di ioni pesanti. |
-
1993
- 1993-06-14 EP EP93830260A patent/EP0630172B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-06-14 DE DE69310722T patent/DE69310722T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-06-14 AT AT93830260T patent/ATE153211T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-06-14 ES ES93830260T patent/ES2104112T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-05 US US08/147,595 patent/US5500995A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-12-28 JP JP35061893A patent/JP3723855B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006109761A1 (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 超伝導加速空洞の製造方法 |
| US8042258B2 (en) | 2005-04-12 | 2011-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for producing superconducting acceleration cavity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5500995A (en) | 1996-03-26 |
| ATE153211T1 (de) | 1997-05-15 |
| DE69310722T2 (de) | 1997-09-11 |
| JP3723855B2 (ja) | 2005-12-07 |
| EP0630172A1 (en) | 1994-12-21 |
| ES2104112T3 (es) | 1997-10-01 |
| DE69310722D1 (de) | 1997-06-19 |
| EP0630172B1 (en) | 1997-05-14 |
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