一種新型高頻調諧滑動式電接觸觸頭的製作方法

2023-09-14 06:18:50 2

本實用新型屬於回旋加速器高頻系統調諧環電接觸技術，涉及一種新型高頻調諧滑動式電接觸觸頭，尤其適用於小間隙範圍內滑動調諧。

背景技術：

回旋加速器在核醫學領域有著廣泛的應用，尤其是在放射性藥物製藥，腫瘤治療等領域有重要意義。超導回旋加速器的主機系統利用諧振腔的電磁場對離子加速，而調諧環是實現諧振腔調諧的重要部件。無論在加速器停機工況下，還是運行工況下，調諧環都要能夠實時微量調節RF腔體頻率。因此，需要電接觸件與內外筒壁的電接觸性能良好，並且保證電接觸件能夠自由地上下滑動，這對觸頭電接觸性、熱耦合、耐壓性、壽命等性能提出了很高的要求。然而，傳統的電接觸觸頭容易出現磨損壁面現象。而且，調諧環調節過程中，線電流密度比較大，可能會產生瞬時電流，容易產生打火現象，對RF腔體產生電磁幹擾。為了解決上述問題，現提供一種方案。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種新型高頻調諧滑動式電接觸觸頭，採用滑動式電接觸觸頭形式，解決了回旋加速器調諧環在調諧過程中內外筒壁的電接觸問題，其具有結構簡單緊湊、外形尺寸小、靈敏度高等特點；具有電接觸件滿足軸向滑動以及保證電接觸良好的雙向要求，對RF腔磁場影響小等優點。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案實現：

一種新型高頻調諧滑動式電接觸觸頭，包括在外套筒與內套筒之間滑動的調諧環；所述外套筒套設在內套筒上；所述調諧環由內彈片、上基座、外彈片與下基座構成；所述上基座與下基座焊接為一體，內彈片和外彈片沿著軸向均勻排列，並焊接在下基座上；所述上基座上側面焊接有拉杆，拉杆上端通過電機驅動上、下運動，使調諧環沿著拉杆在外套筒與內套筒之間上、下滑動。

所述拉杆由上、下兩組，總共有八個獨立拉杆組成，上、下兩組拉杆錯向90度，並沿軸向均勻布置；上、下兩組拉杆中間通過導向盤相連接。

所述內彈片和外彈片的寬度為5mm；內、外彈片與所述下基座之間均設有觸頭彈簧。

所述內彈片和外彈片材料均選用Be-Cu觸頭材料，表面鍍銀，彈片厚度至少為50um。

所述內彈片和外彈片的前端折彎後卡在下基座上部的凹槽中；內、外彈片表面採用銀石墨球頭自潤滑形式。

所述上基座採用銅材料製成；所述下基座採用絕緣材料氧化鋁陶瓷製成。

所述下基座內沿其環向開設有環向水路，環向水路相對的兩側分別設有連通的進水水路和出水水路，形成一個循環水路，進水水路和出水水路均貫穿上基座設置。

所述調諧環工作要求及參數：工作頻率是90MHz，饋入射頻功率是120kW，電接觸件移動速度控制在0.01mm/s-0.1mm/s，內套筒表面磁場強度在100A/m，RF調頻腔表面磁場強度約為10A/m，內套筒、電接觸件、RF調頻腔三者的溫度控制在80攝氏度以下。

本實用新型的有益效果：本實用新型採用新型電接觸觸頭，解決了回旋加速器高頻系統調諧環調節過程中間隙過小，操作難度大等問題；彈片採用Be-Cu合金，表面鍍銀，增加了彈片的耐磨性，可以有效的避免彈片材料表面溫升，而引起接觸電阻過大問題；本實用新型整體結構簡單緊湊、經濟適用，有效地減少接觸電阻產生的焦耳熱，避免接觸面熔焊或導電破壞，尤其適用於小間隙範圍調諧。

附圖說明

為了便於本領域技術人員理解，下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1是調諧環的整體示意圖；

圖2是圖1內部本實用新型的示意圖；

圖3是電接觸觸頭剖面視圖；

圖中標示：1-拉杆，2-導向盤，3-外套筒，4-調諧環，5-內套筒，6-內彈片，7-上基座，8-外彈片，9-下基座，10-進水水路，11-出水水路，12-環向水路，13-觸頭彈簧。

具體實施方式

下面將結合實施例對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

本實用新型是為了滿足調諧環特殊的電接觸性能和工作間隙狹小而提出的，採用新型的雙側彈片觸頭結構，更加適用於小間隙範圍內實現高頻調諧，使調諧環的可用性和可維護性更好，整體設計結構緊湊，經濟適用，滿足回旋加速器調諧環的使用要求。

一種新型高頻調諧滑動式電接觸觸頭，該電接觸觸頭的設計需要與調諧環整體系統相互匹配，參見圖1、圖2和圖3，包括在外套筒3與內套筒5之間滑動的調諧環4；其中，外套筒3套設在內套筒5上，調諧環4由內彈片6、上基座7、外彈片8與下基座9構成，上基座7與下基座9焊接為一體，內彈片6和外彈片8沿著軸向均勻排列，並焊接在下基座9之上，內、外彈片的寬度為5mm；內彈片6與外彈片8的彎曲曲率是不同的，通過觸頭彈簧13設定好觸頭壓力，確保筒壁與彈片之間的彈力適當，即要避免接觸不良，又要避免摩擦過大對彈片造成損傷，影響接觸效果；

上基座7上側面焊接有拉杆1，該拉杆1分為上、下兩組，總共有八個，主要用於電接觸觸頭上、下滑動時起到導向作用；為了解決拉杆1產生撓度問題，上、下兩組拉杆錯向90度，並沿軸向均勻布置；上、下兩組拉杆中間通過導向盤2相連接，起到穩固拉杆作用；拉杆1上端連接有電機，電機驅動拉杆上下運動，從而使調諧環4沿著拉杆1上下滑動，實現頻率調諧；

調諧環4在調節過程中彈片與筒壁是摩擦運動，為避免彈片滑動過程出現面接觸，引起局部溫升過大和表面材料熔融，增大接觸電阻以及電磨損，從而帶來打火、熔斷、局部焦耳熱過高等不良後果，直接影響接觸效果，因此，彈片材料選用新型的Be-Cu觸頭材料，表面鍍銀，鍍銀可以保證調諧環在調節過程中的導電性；考慮到RF損耗，彈片厚度至少為50um。Be-Cu合金具有耐磨、耐低溫、無磁性等特點，具有良好的導電、導熱性，接觸電阻低而穩定，電弧移動速度快，衝擊無火花，耐磨性好，強度高，並有良好的延展性，加工性能優異，生產工藝簡單，成本低廉等多方面優點，因此可以保證彈片熱耦合性良好，有較高的耐壓性，適合滑動接觸，廣泛應用於製造業領域；

內彈片6和外彈片8的前端折彎後卡在下基座9上部的凹槽中，防止上、下滑動過程中彈片脫落，保證彈片觸頭凸起部分可以與內、外筒壁良好接觸，為了提高使用壽命，對觸頭採用熱處理，同時為了避免觸頭上下滑動時的磨損，採用銀石墨球頭自潤滑方式；上基座7採用導電性良好的材料銅，不僅保證內、外彈片的良好電接觸，而且對焊接的彈片起到支撐作用；下基座9採用絕緣材料氧化鋁陶瓷，除具有固定作用之外，它還可以避免瞬時電流對RF腔體的電磁幹擾；

彈片表面採用銀石墨球頭自潤滑形式，它具有抗熔焊性和導電性好，接觸電阻低而穩定，低溫升特性等優點；彈片觸頭一直處於連接內外筒壁的受力狀態，因此對觸頭壽命有很高要求，需要對彈片進行熱處理，提高材料性能；

觸頭上下滑動時，由於接觸電阻的存在，接觸電阻會產生焦耳熱，會加劇氧化膜的生產變厚，發熱更加嚴重，可能會導致接觸面的熔焊或導電破壞，為了解決該問題，在下基座9上開設環向水路12，環向水路12相對的兩側分別設有連通的進水水路10和出水水路11，形成一個循環水路，進水水路10和出水水路11均貫穿上基座7設置。

觸頭採用雙側雙彈片結構，觸頭彈簧13產生觸頭壓力擠壓內、外彈片，使其與內外筒壁接觸，形成短路，不僅滿足了良好的電接觸要求，並能配合拉杆軸向滑動以便對RF腔體調諧，無論在加速器停機工況，還是運行工況時都可實時微量調節。

調諧環工作要求及參數：工作頻率是90MHz，饋入射頻功率是120kW，電接觸件(調諧環)移動速度控制在0.01mm/s-0.1mm/s，內套筒表面磁場強度在100A/m左右，RF調頻腔表面磁場強度約為10A/m左右，而內套筒、電接觸件、RF調頻腔三者的溫度可控制在80攝氏度以下，可以為60攝氏度。

本實用新型的電接觸觸頭結構緊湊，尺寸較小，極向寬度僅為18mm，軸向長度僅為46mm。本實用新型結構簡單，經濟適用，為高頻調諧領域提供參考。

以上公開的本實用新型優選實施例只是用於幫助闡述本實用新型。優選實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該實用新型僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本實用新型的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本實用新型。本實用新型僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。