本發(fā)明涉及超導(dǎo)射頻腔，尤其涉及一種超導(dǎo)射頻腔。

背景技術(shù)：

1、在粒子加速器和同步輻射光源等領(lǐng)域，超導(dǎo)射頻腔作為核心組件被廣泛應(yīng)用。超導(dǎo)射頻腔是一種電磁諧振腔，與常導(dǎo)諧振腔相比具有許多優(yōu)勢(shì)，例如：高品質(zhì)因子、高加速梯度和較低功率損耗等。

2、在粒子加速器中，超導(dǎo)射頻腔用于提供能量，以保持粒子在軌道上運(yùn)動(dòng)?？梢约铀賻щ娏Ｗ?，如電子、質(zhì)子和重離子，以達(dá)到高能量或高速度；在同步輻射光源中，儲(chǔ)存環(huán)用于存儲(chǔ)高能電子束，用以產(chǎn)生同步輻射光。然而，在束流運(yùn)動(dòng)過程中，由于束流與腔體壁之間的相互作用，束流會(huì)損失能量。為了維持儲(chǔ)存環(huán)中的束流能量和亮度，需要在儲(chǔ)存環(huán)中引入超導(dǎo)射頻腔來(lái)補(bǔ)償能量損失。然而，傳統(tǒng)的超導(dǎo)射頻腔在高頻率范圍(例如500mhz)下的設(shè)計(jì)和制造相對(duì)復(fù)雜，成本較高，無(wú)法滿足高要求的加速性能和穩(wěn)定性，且容易受到高次模、次級(jí)電子倍增效應(yīng)和加速模式限制等影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種超導(dǎo)射頻腔，具有低功率損耗、高阻抗特性和良好的運(yùn)行穩(wěn)定性能。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種超導(dǎo)射頻腔，包括橢球形腔體和兩端不對(duì)稱的束管結(jié)構(gòu)，其中：

3、所述橢球形腔體包括橢球腔體左側(cè)半碗、中間赤道和橢球腔體右側(cè)半碗；

4、所述兩端不對(duì)稱的束管結(jié)構(gòu)包括三角形束管結(jié)構(gòu)和適配型束管結(jié)構(gòu)；

5、所述三角形束管結(jié)構(gòu)包括第一過渡段和三角形束管；

6、所述中間赤道用于調(diào)整所述橢球形腔體的頻率，并為焊接提供便利；

7、所述適配型束管結(jié)構(gòu)與所述橢球腔體左側(cè)半碗通過電子束焊接進(jìn)行連接；所述第一過渡段的第一端與所述橢球腔體右側(cè)半碗通過電子束焊接進(jìn)行連接；所述三角形束管的末端與所述第一過渡段的第二端通過電子束焊接法蘭進(jìn)行連接。

8、進(jìn)一步，所述適配型束管結(jié)構(gòu)為擴(kuò)大的圓形束管結(jié)構(gòu)，包含擴(kuò)大的圓形束管和第二過渡段。

9、進(jìn)一步，所述適配型束管結(jié)構(gòu)為梅花形束管結(jié)構(gòu)，包含花瓣?duì)畛隹诤椭行膱A柱束流管。

10、進(jìn)一步，所述第二過渡段的第一端與所述橢球腔體左側(cè)半碗通過電子束焊接進(jìn)行連接；所述第二過渡段的第二端與所述擴(kuò)大的圓形束管的末端通過焊接法蘭進(jìn)行連接。

11、進(jìn)一步，所述橢球形腔體的幾何參數(shù)通過調(diào)整，使得腔體具備較低的最大表面峰值電場(chǎng)和加速梯度比、較低的最大表面峰值磁場(chǎng)和加速梯度比和較大的高阻抗特性值。

12、進(jìn)一步，所述三角形束管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)通過調(diào)整，使得所述三角形束管結(jié)構(gòu)以最大程度傳播高次模，并減少次級(jí)電子倍增所帶來(lái)的不良影響。

13、進(jìn)一步，所述擴(kuò)大的圓形束管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)通過調(diào)整，使得束流在引出擴(kuò)大的圓形束管結(jié)構(gòu)時(shí)具備最佳的匹配和耦合效率。

14、進(jìn)一步，所述梅花型束管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和所述花瓣?duì)畛隹诘姆较蛲ㄟ^調(diào)整，滿足特定的電磁模式和高次模阻尼要求。

15、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所設(shè)計(jì)的超導(dǎo)射頻腔具有低功率損耗、高阻抗特性、較好的高次模傳播能力、無(wú)次級(jí)電子倍增的影響，能夠提供高加速梯度和良好低溫穩(wěn)定性能；此外，本發(fā)明還具有制造工藝簡(jiǎn)單、便于加工和焊接、制造效率高、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明使用超導(dǎo)材料能夠提供更高的粒子加速梯度和品質(zhì)因子；本發(fā)明采用電子束焊接技術(shù)確保了腔體和束管之間的可靠連接，提高腔體真空度和穩(wěn)定性；本發(fā)明的適配型束管結(jié)構(gòu)采用擴(kuò)大的圓形束管結(jié)構(gòu)，可適用于同步輻射光源的儲(chǔ)存環(huán)中，用于補(bǔ)償束流能量損失，提高加速器的能量恢復(fù)效率和束流品質(zhì)；本發(fā)明的適配型束管結(jié)構(gòu)采用梅花型束管結(jié)構(gòu)，可適用于粒子加速器，用于加速束流并補(bǔ)充束流損失的能量。

16、附圖說(shuō)明

17、圖1是本發(fā)明一種超導(dǎo)射頻腔的結(jié)構(gòu)示意圖；

18、圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖2(a)是本發(fā)明具體實(shí)施例一的立體圖；圖2(b)是本發(fā)明具體實(shí)施例一的主視圖；圖2(c)是本發(fā)明具體實(shí)施例一的左視圖；圖2(d)是本發(fā)明具體實(shí)施例一的右視圖；

19、圖3是本發(fā)明具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖3(a)是本發(fā)明具體實(shí)施例二的立體圖；圖3(b)是本發(fā)明具體實(shí)施例二的主視圖；圖3(c)是本發(fā)明具體實(shí)施例二的左視圖；圖3(d)是本發(fā)明具體實(shí)施例二的右視圖；

20、圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例一的幾何參數(shù)示意圖；其中，圖4(a)是本發(fā)明具體實(shí)施例一的參數(shù)符號(hào)示意圖；圖4(b)是本發(fā)明具體實(shí)施例一的參數(shù)大小設(shè)置圖；

21、圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例二的幾何參數(shù)示意圖；其中，圖5(a)是本發(fā)明具體實(shí)施例二的參數(shù)符號(hào)示意圖；圖5(b)是本發(fā)明具體實(shí)施例二的腔體參數(shù)大小設(shè)置圖；圖5(c)是本發(fā)明具體實(shí)施例二的梅花型束管結(jié)構(gòu)參數(shù)大小設(shè)置圖；

技術(shù)特征：

1.一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，包括橢球形腔體和兩端不對(duì)稱的束管結(jié)構(gòu)，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述適配型束管結(jié)構(gòu)為擴(kuò)大的圓形束管結(jié)構(gòu)，包含擴(kuò)大的圓形束管和第二過渡段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述適配型束管結(jié)構(gòu)為梅花形束管結(jié)構(gòu)，包含花瓣?duì)畛隹诤椭行膱A柱束流管。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述第二過渡段的第一端與所述橢球腔體左側(cè)半碗通過電子束焊接進(jìn)行連接；所述第二過渡段的第二端與所述擴(kuò)大的圓形束管的末端通過焊接法蘭進(jìn)行連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述橢球形腔體的幾何參數(shù)通過調(diào)整，使得腔體具備較低的最大表面峰值電場(chǎng)和加速梯度比、較低的最大表面峰值磁場(chǎng)和加速梯度比、較大的高阻抗特性值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述三角形束管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)通過調(diào)整，使得所述三角形束管結(jié)構(gòu)以最大程度傳播高次模，并減少次級(jí)電子倍增所帶來(lái)的不良影響。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述擴(kuò)大的圓形束管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)通過調(diào)整，使得束流在引出擴(kuò)大的圓形束管結(jié)構(gòu)時(shí)具備最佳的匹配和耦合效率。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述梅花型束管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和所述花瓣?duì)畛隹诘姆较蛲ㄟ^調(diào)整，滿足特定的電磁模式和高次模阻尼要求。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)射頻腔，其特征在于，所述超導(dǎo)射頻腔的材料具備超導(dǎo)性能和低溫穩(wěn)定性。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)射頻腔，橢球形腔體和兩端不對(duì)稱的束管結(jié)構(gòu)，其中：所述橢球形腔體包括橢球腔體左側(cè)半碗、中間赤道和橢球腔體右側(cè)半碗；所述兩端不對(duì)稱的束管結(jié)構(gòu)包括三角形束管結(jié)構(gòu)和適配型束管結(jié)構(gòu)；所述三角形束管結(jié)構(gòu)包括第一過渡段和三角形束管；所述中間赤道用于調(diào)整所述橢球形腔體的頻率，并為焊接提供便利；所述適配型束管結(jié)構(gòu)與所述橢球腔體左側(cè)半碗通過電子束焊接進(jìn)行連接；所述第一過渡段的第一端與所述橢球腔體右側(cè)半碗通過電子束焊接進(jìn)行連接；所述三角形束管的末端與所述第一過渡段的第二端通過電子束焊接法蘭進(jìn)行連接。本發(fā)明具有低功率損耗、高阻抗特性和良好運(yùn)行穩(wěn)定性能。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于超導(dǎo)射頻腔技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：盧亮,劉裔源,龍林生,孫艷兵,石健,王超鵬,馬力禎,馬偉,楊振,鄒麗平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6