本發(fā)明具體涉及一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻諧振腔，屬于超導(dǎo)回旋加速器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

高頻系統(tǒng)作為超導(dǎo)回旋加速器項目的重要組成部分，其中高頻諧振腔體在高頻系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，粒子在回旋加速器中運(yùn)動所需能量是由高頻諧振腔提供。當(dāng)粒子經(jīng)過腔體的加速間隙時，由于高頻諧振腔兩邊界存在電勢差，固粒子獲得能量被加速。在通常的回旋加速器中，加速器中心區(qū)電壓低，尾部電壓高，這樣有助于減少加速器中心區(qū)發(fā)生打火現(xiàn)象的次數(shù)，同時有利于加速粒子從加速器中引出。單內(nèi)桿結(jié)構(gòu)高頻諧振腔的電容分布不均衡，導(dǎo)致其電壓分布曲線在內(nèi)桿位置附近具有一個大的凹陷處，不利于粒子從回旋加速器中引出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為提升單內(nèi)桿結(jié)構(gòu)高頻諧振腔電壓分布曲線凹陷處的電壓，使電壓分布更加均衡，在充分利用超導(dǎo)回旋加速器的螺旋形谷區(qū)空間前提下，提出了一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體的發(fā)明。

為改善單內(nèi)桿結(jié)構(gòu)高頻諧振腔電壓分布曲線凹陷的問題，提升粒子加速不均電壓，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

首先，高頻諧振腔主要包括：螺旋形加速電極板、螺旋形腔體外殼、半徑與長度各不相同的前后內(nèi)桿、圓柱形的后內(nèi)桿的外導(dǎo)體以及位于腔體外殼頂部與底部的微調(diào)電容。其中，前后內(nèi)桿均采用法蘭分別與螺旋形加速電極板和腔體外殼固定連接；上下兩個加速電極板在兩端相連。

其次，一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體的發(fā)明主要體現(xiàn)在：a)加速電極板與螺旋形腔體外殼之間的加速間隙角寬度的非對稱；b)加速電極板邊緣倒角的非對稱；c)前、后內(nèi)桿長度與半徑的不一致；d)前、后內(nèi)桿的位置偏離腔體中心線。

進(jìn)一步，如上所述的一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體，其中所述的加速電極板與螺旋形腔體外殼之間加速間隙角寬度的非對稱，調(diào)節(jié)加速間隙角寬度，控制腔體的并聯(lián)阻抗的分布。

進(jìn)一步，如上所述的一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體，其中所述的加速電極板邊緣倒角的非對稱，通過采用上下非對稱的切角方式，減小加速電極板與腔體外殼間的電容。

進(jìn)一步，如上所述的一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體，其中所述的前、后內(nèi)桿長度與半徑的不一致，根據(jù)需要調(diào)整前后內(nèi)桿的位置與粗細(xì)，實(shí)現(xiàn)對腔體頻率、電壓分布的大范圍調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步，如上所述的一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體，其中所述的前、后內(nèi)桿的位置偏離腔體中心線，靠近腔體外殼進(jìn)邊，稍微改善腔體電壓分布。

進(jìn)一步，如上所述的一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體，其中前內(nèi)桿在螺旋形腔體外殼內(nèi)，后內(nèi)桿穿出螺旋形腔體外殼，超出腔體外殼部分由圓柱形外導(dǎo)體包圍，其外導(dǎo)體的內(nèi)徑與后內(nèi)桿的粗細(xì)均影響分布電感值的大小，進(jìn)而改變腔體的諧振頻率。

進(jìn)一步，如上所述的一種超導(dǎo)回旋加速器不平衡雙內(nèi)桿螺旋形高頻腔體，其中位于腔體外殼頂部與底部的微調(diào)電容，改變微調(diào)電容與腔體外殼頂端之間的距離，可對腔體諧振頻率進(jìn)行微調(diào)，調(diào)節(jié)量約為0.3MHz。

本發(fā)明針對超導(dǎo)回旋加速器高頻系統(tǒng)腔體的需求，有效地提升了高頻腔體電壓分布曲線凹陷處的電壓，改善了腔體的整體電壓分布，有利于加速粒子從回旋加速器中引出。

附圖說明

圖1是高頻諧振腔示意圖；

圖2是腔體外殼與加速電極板倒角示意圖；

圖3是高頻諧振腔電壓分布曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本設(shè)計如圖1所示，包括螺旋形加速電極板(1)、前內(nèi)桿(2)、微調(diào)電容(3)、后內(nèi)桿(4)、后內(nèi)桿外導(dǎo)體(5)和腔體外殼(6)，上下半腔對稱一致。其中，前后內(nèi)桿均采用法蘭分別與螺旋形加速電極板和腔體外殼固定連接；上下兩個加速電極板的尾部相互連接；所述后內(nèi)桿外導(dǎo)體包圍所述后內(nèi)桿的位于腔體外殼以外部分，微調(diào)電容采用法蘭與腔體外殼連接。其螺旋形加速電極板與腔體外殼之間的加速間隙角寬度可調(diào)，控制腔體的并聯(lián)阻抗的分布。加速電極板的厚度為15mm，上下兩個加速電極板之間的距離為40mm，加速電極板的邊緣采用非對稱切角的方式設(shè)計，其腔體外殼與加速電極板的倒角設(shè)計如圖2所示。諧振腔的前內(nèi)桿在螺旋形腔體外殼內(nèi)，不穿出腔體外殼，減少磁鐵開洞數(shù)量，有利于加速器磁鐵的穩(wěn)固。諧振腔的后內(nèi)桿穿出螺旋形腔體外殼，超出腔體外殼部分由圓柱形外導(dǎo)體包圍，調(diào)整外導(dǎo)體的內(nèi)徑與后內(nèi)桿的粗細(xì)確定分布電感值的大小。腔體諧振頻率的微調(diào)可通過改變微調(diào)電容與腔體外殼頂端之間的距離來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)量約為0.3MHz。為了進(jìn)一步改善諧振腔的電壓分布曲線，后內(nèi)桿偏離腔體中心線，靠近腔體外殼進(jìn)邊，即后內(nèi)桿橫坐標(biāo)不變，縱坐標(biāo)下移，其諧振腔的電壓分布曲線如圖3所示。

從高頻諧振腔電場分布圖可知，其加速電極板頭部和尾部電場強(qiáng)度比較大；從高頻諧振腔功率損耗分布圖可知，腔體雙內(nèi)桿位置功率損耗比較大，腔體的前、后內(nèi)桿以及腔體尾部均需要水冷降溫，以確保加速器穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明的高頻諧振腔的諧振頻率為72.44MHz，無載品質(zhì)因數(shù)為8600，諧振腔的功率損耗約為20.6KW。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。