角耦合駐波加速管的製作方法

2023-05-23 21:50:06 1

專利名稱：角耦合駐波加速管的製作方法
技術領域：
本發明涉及原子能技術應用領域，特別涉及一種角耦合駐波加速管。
背景技術：
傳統的各種駐波加速結構大致可分為以下三大類1.邊耦合駐波加速結構(Side Coupled Structure)參照圖6和圖7，目前最常用的一種駐波加速結構，其耦合腔置於加速腔外壁之一側，通過耦合孔與加速腔相連。優點為耦合腔與加速腔的中心軸線分開，加速腔可以充分優化，加速效率高；加速腔及耦合腔的外壁均易於接近，便於對加速腔及耦合腔進行擠壓調諧。缺點是非軸對稱結構，加工、裝配、焊接工藝複雜；徑向尺寸大，不利於安置聚焦線圈。
2.軸耦合駐波加速結構軸耦合駐波加速結構又分下列幾種(1)軸耦合駐波加速結構(On-axis Coupled Structure)參照圖8和圖9，耦合腔置於兩個加速腔之間，耦合腔中心軸線與加速腔中心軸線重合一致，通過耦合孔與加速腔相連。優點是軸對稱結構，裝配、焊接方便；徑向尺寸小，有利於安置聚焦線圈。缺點是耦合腔佔用了加速腔的軸向空間，加速腔不能充分優化；耦合腔不易接近，不便於對耦合腔擠壓調諧。軸耦合駐波加速結構是除邊耦合駐波加速結構以外使用較多的一種駐波加速結構。
(2)同軸耦合駐波加速結構(Co-axis Coupled Structure)參照圖10和圖11，與軸耦合駐波加速結構相似，只是耦合腔靠近中心軸線一側採取封閉結構，有利於減少束流對耦合腔的擾動，其優缺點與軸耦合駐波加速結構相同。
(3)切盤耦合駐波加速結構(Cut Disk Structure)參照圖12和圖13，與軸耦合駐波加速結構及同軸耦合駐波加速結構相似，只是耦合孔移近加速腔的鼻錐處，耦合係數較大，其優缺點與前二者相同。
3.環耦合駐波加速結構環耦合駐波加速結構又分下列幾種
(1)環耦合駐波加速結構(Annular Coupled Structure)參照圖14和圖15，耦合腔置於加速腔外側360°周圍範圍，優點是軸對稱結構，裝配、焊接方便，缺點是徑向尺寸大；耦合腔包圍了加速腔，不利於接近加速腔及對加速腔調諧。
(2)箭耦合駐波加速結構(Arrow Coupled Structure)參照圖16和圖17，耦合腔截面呈箭形，插在兩個加速腔之間，優點是軸對稱結構，裝配、焊接方便。缺點是徑向尺寸很大，不利於安置聚焦線圈；加速腔不易接近，不便於對加速腔調諧。
(3)盤圈耦合駐波加速結構(Disk and Washer Structure)參照圖18和圖19，將環耦合駐波加速結構的耦合孔擴充至整個圓周360°範圍就成了所謂盤圈加速結構，耦合係數大，但除了一般環耦合駐波加速結構所共有的缺點外，還存在加速盤的支撐問題及模式重疊問題。

發明內容
本發明的目的是克服已知技術的上述缺陷，提供一種尺寸小、效率高、製造工藝較容易的角耦合駐波加速管。
為達到上述目的，本發明角耦合駐波加速管，包括依次固定連接在一起的電子槍、蓋板、若干個角耦合駐波加速結構單元、一個不帶耦合腔的駐波半加速結構單元、底座，過渡波導和波導窗；角耦合駐波加速結構單元的腔體具有兩個對稱的左、右半加速腔，不帶耦合腔的駐波半加速結構單元的腔體具有半加速腔，過渡波導一端與加速腔相通，另一端與波導窗相接，所述角耦合駐波加速結構單元的腔體在所述左、右半加速腔與腔體外壁之間的角落區域設有耦合腔，所述耦合腔的內腔形狀為一水平軸向布置的半圓柱腔體，所述半圓柱腔體的上表面構成所述腔體的開口，在所述半圓柱腔體左、右兩端面的腔壁上分別設有向外延伸的左、右溝槽，所述左、右溝槽中分別裝有左、右凸臺，所述左、右凸臺的底面分別與所述耦合腔的腔壁貼合固定在一起；所述耦合腔與所述左半加速腔和右半加速腔之間分別設有與其相通的左耦合孔和右耦合孔；所述耦合腔的開口固定安裝有蓋板。
本發明角耦合駐波加速管，其中所述左、右凸臺為圓柱體，左、右凸臺的一個圓形底面分別與耦合腔的端面腔壁貼合焊接在一起。
本發明角耦合駐波加速管，其中所述蓋板為圓環形或部分圓環形，與腔體的外壁相合併焊接在一起。
本發明角耦合駐波加速管，其中所述底座與波導窗的底部位於同一水平位置，過渡波導向上傾斜安裝在不帶耦合腔的駐波半加速結構單元與波導窗之間。
本發明角耦合駐波加速管，其中所述角耦合駐波加速結構單元的數量為5個。
本發明角耦合駐波加速管的優點和積極效果在於由於角耦合駐波加速結構的耦合腔安置於相鄰兩個加速腔及腔體外壁之間的角落區域，用它組合成的角耦合駐波加速管兼有邊耦合駐波加速管和軸耦合駐波加速管的優點，對加速腔的優化設計十分有利，通過調整左、右凸臺和耦合腔的尺寸，可以滿足加速腔的諧振頻率滿足共振耦合的條件，從而提供了提供一種尺寸小、效率高、製造工藝較容易的角耦合駐波加速管。
下面將結合實施例參照附圖進行詳細說明，以對本發明的目的、特徵和優點有深入的理解。


圖1是本發明角耦合駐波加速管的主視圖；圖2是本發明角耦合駐波加速管的俯視圖；圖3是圖1中角耦合駐波加速結構單元的主視剖面圖；圖4是圖3中角耦合駐波加速結構單元的俯視圖；圖5是圖3中角耦合駐波加速結構單元的側視圖；圖6是邊耦合駐波加速結構的主視剖面圖；圖7是邊耦合駐波加速結構的左視圖；圖8是軸耦合駐波加速結構的主視剖面圖；圖9是軸耦合駐波加速結構的左視圖；圖10是同耦合駐波加速結構的主視剖面圖；圖11是同耦合駐波加速結構的左視圖；圖12是切盤耦合駐波加速結構的主視剖面圖；圖13是切盤耦合駐波加速結構的左視圖；圖14是環耦合駐波加速結構的主視剖面圖；圖15是環合駐波加速結構的左視圖；圖16是箭耦合駐波加速結構的主視剖面圖；圖17是箭耦合駐波加速結構的左視圖；圖18是盤圈耦合駐波加速結構的主視剖面圖；圖19是盤圈耦合駐波加速結構的左視圖；
圖20是圖1中半加速結構單元的主視剖面圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發明的實施例。
本發明提供的角耦合駐波加速管(Corner Coupled Standing Wave Accelerator Tube)的實施例是將本發明的角耦合駐波加速結構單元14組成一支角耦合駐波加速管。原則上，採用不同數量的角耦合駐波加速結構單元可以方便地組成不同能量的角耦合駐波加速管。參照圖1，用5個角耦合駐波加速結構單元再加上不帶耦合腔的半加速結構單元組成了一支低能角耦合駐波加速管，適當增加角耦合駐波加速結構單元數可以增加加速管能量。
參照圖1和圖2，各角耦合駐波加速結構單元腔體4相互連接後的上端用圓環形蓋板15蓋好，構成封閉的加速腔1。圓蓋板15上裝有電子槍16，下端接不帶耦合腔的半加速結構單元17和底座18。參照圖20，不帶耦合腔的駐波半加速結構單元17的腔體40具有半加速腔41，過渡波導19一端與半加速腔41相通，另一端與波導窗20相接，其中過渡波導19向上傾斜，使波導窗20下方在角耦合駐波加速管底線之上，便於安裝波導傳輸系統。
在本發明角耦合駐波加速管的實施例中，參照圖3，將加速腔與耦合腔均置於加速腔外壁範圍以內，其內部是一個一側帶耦合腔的非軸對稱結構，但從外部看，它是一個圓柱狀軸對稱結構。
參照圖3至圖5，角耦合駐波加速結構將耦合腔1置於相鄰兩個加速腔2、3與腔體4外壁之間的角落區域(Corner Area)，加速腔2、3與耦合腔1均在腔體4外壁範圍以內。耦合腔1是採用雙重入式諧振腔(環形諧振腔)方案，但原則上亦可採用其它形式的諧振腔。耦合腔1加工成內腔形狀為一水平軸向的半圓柱腔體，半圓柱腔體的上表面構成所述腔體4的開口，在半圓柱腔體左、右兩端面腔壁上分別向外延伸有左、右溝槽21、22，左、右溝槽21、22中分別裝有左、右凸臺5、6，左、右凸臺5、6的底面分別與耦合腔1的端面腔壁貼合固定在一起。其中的左凸臺5、右凸臺6的直徑及左右凸臺5、6之間的間隙可調整，使耦合腔1的諧振頻率滿足共振耦合的條件。耦合腔1半圓柱腔體與左半加速腔2和右半加速腔3之間分別設有左耦合孔11和右耦合孔12，耦合腔1通過左耦合孔11與左半加速腔2相通，通過右耦合孔12與右半加速腔3相通。
參照圖3和圖5，耦合腔1的開口採用園環蓋板7焊接在加速腔體4外側，由兩條360°的焊縫構成，耦合腔1中的左凸臺5、右凸臺6亦各用兩條360°的焊縫與耦合腔1左底面、右底面分別焊成，園環蓋板7、左凸臺5、右凸臺6可以與各單元一次同時焊成。園環蓋板7採用兩條360°的焊縫可以提高焊接成功的機率，但不排除採用部分圓弧形蓋板代替圓環蓋板。
角耦合駐波加速管在焊接工作完成後，加速腔2、3與耦合腔1的諧振頻率仍可在外側通過機械擠壓方式進行微調，也不排除用其他方式如調諧螺釘進行微調。
使用本發明角耦合駐波加速管的優點是(1)具有與邊耦合駐波加速結構相同的、較高的加速效率。(2)其加工、裝配、焊接工藝較邊耦合駐波加速結構簡單，可以一次性焊接成整管。(3)其加速腔及耦合腔外側均易於接近，便於在焊成整管後對加速腔與耦合腔進行擠壓調諧。(4)其耦合腔不佔據加速腔的軸向空間，對充分優化加速腔十分有利。(5)外形及尺寸小於邊耦合駐波加速結構，亦小於環耦合駐波加速結構，對外加聚焦線圈十分有利。(6)向上傾斜之過渡波導，既不破壞各加速結構單元之一致性，又便於安裝波導傳輸系統和配套安裝能量開關。本發明角耦合駐波加速管可用於醫用、工業探傷、無損檢測、工業輻照、物理試驗等技術領域。
權利要求
1.一種角耦合駐波加速管，包括依次固定連接在一起的電子槍(16)、蓋板(15)、若干個角耦合駐波加速結構單元(14)、一個不帶耦合腔的駐波半加速結構單元(17)、底座(18)，過渡波導(19)和波導窗(20)；所述角耦合駐波加速結構單元(14)的腔體(4)具有兩個對稱的左、右半加速腔(2、3)，所述不帶耦合腔的駐波半加速結構單元(17)的腔體(40)具有半加速腔(41)，所述過渡波導(19)一端與所述半加速腔(41)相通，另一端與所述波導窗(20)相接，其特徵在於所述角耦合駐波加速結構單元(14)的腔體(4)在所述左、右半加速腔(2、3)與腔體(4)外壁之間的角落區域設有耦合腔(1)，所述耦合腔(1)的內腔形狀為一水平軸向布置的半圓柱腔體，所述半圓柱腔體的上表面構成所述腔體(4)的開口，在所述半圓柱腔體左、右兩端面的腔壁上分別設有向外延伸的左、右溝槽(21、22)，所述左、右溝槽(21、22)中分別裝有左、右凸臺(5、6)，所述左、右凸臺(5、6)的底面分別與所述耦合腔(1)的腔壁貼合固定在一起；所述耦合腔(1)與所述左半加速腔(2)和右半加速腔(3)之間分別設有與其相通的左耦合孔(11)和右耦合孔(12)；所述耦合腔(1)的開口固定安裝有蓋板(7)。
2.根據權利要求1所述的角耦合駐波加速管，其特徵在於其中所述左、右凸臺(5、6)為圓柱體，所述左、右溝槽(21、22)具有與所述左、右凸臺(5、6)相配合的半圓形槽底，所述左、右凸臺(5、6)的一個圓形底面分別與所述耦合腔(1)的端面腔壁焊接在一起。
3.根據權利要求1或2所述的角耦合駐波加速管，其特徵在於其中所述蓋板(7)為圓環形或部分圓環形，與所述腔體(4)的外壁相合併焊接在一起。
4.根據權利要求3所述的角耦合駐波加速管，其特徵在於其中所述底座(18)與所述波導窗(20)的底部位於同一水平位置，所述過渡波導(19)向上傾斜安裝在所述不帶耦合腔的駐波半加速結構單元(17)與所述波導窗(20)之間。
5.根據權利要求4所述的角耦合駐波加速管，其特徵在於其中所述角耦合駐波加速結構單元(14)的數量為5個。
全文摘要
本發明角耦合駐波加速管，包括電子槍、蓋板、角耦合駐波加速結構單元、不帶耦合腔的駐波半加速結構單元、底座、過渡波導和波導窗。角耦合駐波加速結構單元的耦合腔為半圓柱腔體，在其左、右兩底面的腔壁上分別設有左、右溝槽，左、右溝槽中分別裝有左、右凸臺。耦合腔通過左、右耦合孔與左、右半加速腔分別相通。耦合腔的開口固定安裝有蓋板。本發明角耦合駐波加速管的優點和積極效果在於其耦合腔安置於相鄰兩個加速腔及腔體外壁之間的角落區域，兼有邊耦合駐波加速管和軸耦合駐波加速管的優點，具有較高的加速效率，結構簡單，可以一次性焊接成整管，且便於在焊成整管後對加速腔與耦合腔進行擠壓調諧，對充分優化加速腔十分有利。
文檔編號H05H9/00GK101076222SQ200610078378
公開日2007年11月21日 申請日期2006年5月17日 優先權日2006年5月17日
發明者顧本廣 申請人:顧本廣