[实用新型]螺旋型多间隙高频谐振装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及高频谐振装置，尤其涉及重离子加速器使用的高频谐振装置。

背景技术

针对国内外加速器设备高频谐振装置的建造，尤其是重离子加速器使用的高频谐振装置，多采用四分之一波长结构，即QWR机构。由于工作频率较低，一般设计的谐振器都比较大，这对工程的造价和整体系统的集成造成了很大的不便。目前国际上有几家实验室都有开展螺旋结构的研究，其中加拿大的TRIUMF和德国的GSI都有类似的研究，但都是限于研究双间隙的单臂结构，这种结构虽然解决了谐振器的尺寸过大问题，但是由于过长的内杠消耗了过多的功率，使得加速器的效率不是很高。

此类结构在国内使用较少，主要是由于目前机械加工能力不足，针对螺旋型结构的精度保障并不满足加速器的应用，且对此种结构的电磁分析不足，无法在阻抗匹配，尤其是多路耦合的情况下保证阻抗匹配的一致性方面具有一定的难度。

发明内容

本实用新型的目的在于避免现有技术的不足提供一种提高电压冗余度，体积小，节省建造成本，同时提高整体加速器的稳定性的聚束用螺旋型多间隙高频谐振置。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种螺旋型多间隙高频谐振装置，包括腔体，在腔体上设有耦合器支架，所述的腔体是由圆柱形外壁和两个圆形侧壁组成，圆柱形外壁和两个圆形侧壁围成了密闭的空腔，在所述的两个圆形侧壁的中心设有第一漂移管和第五漂移管，在空腔内还设有支撑座，支撑座通过第一螺旋臂和第二螺旋臂将第二漂移管和第四漂移管支撑在空腔内，所述的支撑座上还设有支撑杆，在支撑杆的顶部设有第三漂移管，所述的第一漂移管、第二漂移管、第三漂移管、第四漂移管、第五漂移管同轴设置，所述第一漂移管与第二漂移管之间的间隙为第一漂移管间隙，第二漂移管与第三漂移管之间的间隙为第二漂移管间隙，第三漂移管与第四漂移管之间的间隙为第三漂移管间隙，第四漂移管与第五漂移管之间的间隙为第四漂移管间隙；在所述第一螺旋臂和第二螺旋臂上方的空腔内还设有调谐装置；耦合器对第一螺旋臂和第二螺旋臂中均衡的送入高频功率，所述的耦合器支架将耦合器支设在所述的第一螺旋臂和第二螺旋臂之间。

所述的第一螺旋臂和第二螺旋臂均为渐开线结构，其基圆半径为40～100mm，螺旋壁厚度为20～40mm，外形全长旋转90°～625°，半径比率为2～4.5，优选3.455，外形长度400～1000mm，谐振频率范围由27～200MHz，且两个螺旋臂之间具有相同的内外电磁场间隔。

所述的第一漂移管、第二漂移管、第三漂移管、第四漂移管、第五漂移管的同心度小于0.1mm。

所述的漂移管呈立体圆环状，漂移管厚度为15～25mm，漂移管内外倒角为0～10mm，腔长为200～500mm，内径为400～1000mm，管间隙为10～40mm，谐振频率为27～200MHz，相对速度为0.01～0.1,此处所述的相对速度是指与光速c相比的相对速度，0.01就是光速的1%，漂移管外壳直径为100～1000mm，外壳厚度为100～500mm；所述的耦合器具有可旋转耦合环，耦合环的旋转角度为0～90degree。

所述的调谐装置设有至少两个，所述的调谐装置包括设置在圆柱形外壁上的调谐杆，调谐杆一端伸出空腔外界，调谐杆的另一端在所述的空腔内并连接有调谐片。

在所述腔体上设有取样器。

该谐振器结构主要是由多个螺旋臂连接漂移管，形成了并联谐振电路的分布参数形式，可以进行微波谐振器的模拟计算。主要是通过在两路螺旋臂之间插入耦合器，在保证两侧的电场平衡的情况下最大限度的馈入微波功率，在近短路端和近开路端都需要放置频率调谐器，分别是粗调和细调。整腔是由高电导率的无氧铜制成，选择无氧铜材料主要是考虑整个谐振器的低损耗，由于铜材的高电导率可以极大的降低损耗提高整个腔体的品质因数Q，从而降低功率源的要求可以极大的节省成本。

取样器的结构同耦合器一致，但是需要将S₁₁参数调制0.9以上以保证高衰减不会损坏仪器。目前，模型腔的测试工作已经结束，各个参数都比较符合设计结果。

本装置的粒子聚束方法：包括如下步骤，

（1）谐振：功率源对所述螺旋型多间隙高频谐振装置注入功率，在功率源与螺旋型多间隙高频谐振装置的功率一致时，功率源即可激发起螺旋型多间隙高频谐振装置腔体内，电磁场建立并开始谐振；