專利名稱：無耦合電容輸出同軸高次模耦合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超導(dǎo)帶電粒子加速器超導(dǎo)射頻腔高次模電磁耦合裝置，具體涉及一種無耦合電容輸出同軸高次模耦合器。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)射頻加速器的核心加速部件是超導(dǎo)射頻腔。超導(dǎo)腔的本征模除了工作模之外，還有高次模。當(dāng)束流經(jīng)過超導(dǎo)腔時，束流可能激發(fā)產(chǎn)生高次模電壓。如果不能有效阻尼該高次模電壓，可能導(dǎo)致束流不穩(wěn)定，并增加超導(dǎo)腔的熱負(fù)載，甚至引起超導(dǎo)腔失超。通常采用高次模耦合器阻尼高次模在超導(dǎo)腔內(nèi)的積累。同軸高次模耦合器采用電磁耦合結(jié)構(gòu)，將超導(dǎo)腔內(nèi)產(chǎn)生的高次模功率耦合到常溫高次模負(fù)載，從而達到阻尼高次模的目的。目前，國際上使用的同軸高次模耦合器是TTF (Tesla Test Facility)設(shè)計的，該耦合器耦合的高次模功率導(dǎo)出采用電容耦合。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的缺陷，在實際使用中發(fā)現(xiàn)高次模功率導(dǎo)出耦合頭由于電子負(fù)載而熔化，高次模凹陷頻率發(fā)生飄逸，導(dǎo)致部分超導(dǎo)射頻腔無法正常工作(一種超導(dǎo)射頻腔高次模耦合器及其低功率測量結(jié)果，Chinese Physics C, Vol. 35，No. 3, 2011·)。

實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種無耦合電容輸出同軸高次模耦合器，能夠避免高次模功率導(dǎo)出耦合頭熔化和高次模凹陷頻率發(fā)射飄逸，并且能方便設(shè)置高次模凹陷頻率。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是，無耦合電容輸出同軸高次模耦合器，包括相連接的高次模凹陷頻率調(diào)制器1和外導(dǎo)體2，外導(dǎo)體2內(nèi)設(shè)有內(nèi)導(dǎo)體4，內(nèi)導(dǎo)體4與高次模導(dǎo)出線真空法蘭10相連接，內(nèi)導(dǎo)體4與外導(dǎo)體2相連接，內(nèi)導(dǎo)體4與高次模功率導(dǎo)出耦合頭6的一端相連接，高次模功率導(dǎo)出耦合頭6的另一端通過連接頭8與高次模導(dǎo)出線真空法蘭10相連接；高次模凹陷頻率調(diào)制器1和外導(dǎo)體2通過左旋螺紋副相連接， 高次模凹陷頻率調(diào)制器1通過右旋螺紋副與外導(dǎo)體2上設(shè)置的高次模耦合器凹陷頭7相連接。外導(dǎo)體2包括桶形的殼體11，殼體11上設(shè)有高次模耦合器凹陷頭7，高次模耦合器凹陷頭7內(nèi)加工有右旋的螺紋，殼體11外側(cè)壁加工有左旋的外螺紋12 ；殼體11的側(cè)壁上加工有三個連接孔10，三個連接孔10的軸線處于同一垂直平面內(nèi)；殼體11的側(cè)壁上還
設(shè)置有法蘭座9。法蘭座9軸線所處的垂直平面與三個連接孔10軸線所處的垂直平面之間形成一個夾角。內(nèi)導(dǎo)體4包括桿體13，桿體13上設(shè)置有軸線處于同一垂直平面內(nèi)的三根支桿，其中一根支桿為“乙”字形，該支桿的截面形狀為半環(huán)形結(jié)構(gòu)，桿體13上還加工有第一螺孔 17，第一螺孔17軸線所處垂直平面與三根支桿軸線所處垂直平面之間形成另一個夾角，三
3根支桿的另一端分別與外導(dǎo)體2相連接，第一螺孔17與高次模功率導(dǎo)出耦合頭6相連接。高次模功率導(dǎo)出耦合頭6包括依次相連的螺柱18和連桿，連桿的另一端加工有第一工藝孔23，沿連桿的軸線加工有開口的第一連接槽22，螺柱18與內(nèi)導(dǎo)體4相連接。連接頭8包括連接頭體M，沿連接頭體M的軸線加工有相連的第二工藝孔25和第二螺孔沈，沿連接頭體M的軸線加工有兩條相互垂直的第二連接槽27，第二工藝孔25 與高次模功率導(dǎo)出耦合頭6相連接。第二工藝孔25與高次模功率導(dǎo)出耦合頭6過盈配合連接。本實用新型同軸高次模耦合器的內(nèi)導(dǎo)體和高次模功率導(dǎo)出耦合頭直接連接，兩者之間無電磁場差，避免了電子負(fù)載導(dǎo)致的高次模功率導(dǎo)出耦合頭的熔化；高次模凹陷頻率調(diào)制器與高次模耦合器凹陷板采用右旋螺紋聯(lián)接，高次模凹陷頻率調(diào)制器與外導(dǎo)體采用左旋螺紋聯(lián)接，徹底解決了高次模凹陷頻率飄逸的問題，而且能方便設(shè)置高次模凹陷頻率，結(jié)構(gòu)簡單。

圖1是本實用新型同軸高次模耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖4是本實用新型同軸高次模耦合器中外導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的B-B剖視圖。圖6是本實用新型同軸高次模耦合器中內(nèi)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖6的C-C剖視圖。圖8是本實用新型同軸高次模耦合器中高次模功率導(dǎo)出耦合頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本實用新型同軸高次模耦合器中連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是圖9的左視圖。圖11是本實用新型同軸高次模耦合器中高次模高次模導(dǎo)出線真空法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.高次模凹陷頻率調(diào)制器，2.外導(dǎo)體，3.高次模導(dǎo)出線真空法蘭，4.內(nèi)導(dǎo)體，5.螺栓，6.高次模功率導(dǎo)出耦合頭，7.高次模耦合器凹陷頭，8.連接頭，9.法蘭座， 10.連接孔，11.殼體，12.外螺紋，13.桿體，14.第一支桿，15.第二支桿，16.第三支桿， 17.第一螺孔，18.螺柱，19.第一連桿，20.第二連桿，21.第三連桿，22.第一連接槽，23.第一工藝孔，24.連接頭體，25.第二工藝孔，26.第二螺孔，27.第二連接槽。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細(xì)說明。如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型耦合器的結(jié)構(gòu)，包括桶形的外導(dǎo)體2，外導(dǎo)體 2的側(cè)壁外側(cè)設(shè)有法蘭座9，法蘭座9上安裝有高次模導(dǎo)出線真空法蘭3 ；外導(dǎo)體2內(nèi)設(shè)有內(nèi)導(dǎo)體4，內(nèi)導(dǎo)體4與外導(dǎo)體2的側(cè)壁相連接，內(nèi)導(dǎo)體4的一端從外導(dǎo)體2的開口端伸出外導(dǎo)體2外；內(nèi)導(dǎo)體4與高次模功率導(dǎo)出耦合頭6的一端相連接，高次模功率導(dǎo)出耦合頭6的另一端與連接頭8的一端相連接，連接頭8的另一端與高次模高次模導(dǎo)出線真空法蘭10相連接。外導(dǎo)體2未開口端端面的外側(cè)設(shè)置有高次模耦合器凹陷頭7 ；高次模耦合器凹陷頭7 通過螺栓5與高次模凹陷頻率調(diào)制器1相連接，高次模凹陷頻率調(diào)制器1還通過螺紋與外導(dǎo)體2相連接。如圖4和圖5所示，本實用新型同軸高次模耦合器中外導(dǎo)體2的結(jié)構(gòu)，包括桶形的殼體11，殼體11未開口端面的外側(cè)設(shè)置有高次模耦合器凹陷頭7，高次模耦合器凹陷頭7 內(nèi)加工有右旋的螺紋，殼體U外側(cè)壁上加工有左旋的外螺紋12，外螺紋12位于殼體11的未開口端；殼體11的側(cè)壁上、沿殼體11的軸線加工有三個連接孔10，三個連接孔10的軸線處于同一垂直平面內(nèi)；殼體11的側(cè)壁外側(cè)還設(shè)置有法蘭座9，法蘭座9軸線所處的垂直平面與三個連接孔10軸線所處的垂直平面之間形成一個夾角，該夾角為第一夾角，影響高次模的輸出耦合，一般來說，該夾角為135°時可以得到最佳高次模輸出耦合。如圖6和圖7所示，本實用新型同軸高次模耦合器中內(nèi)導(dǎo)體4的結(jié)構(gòu)，包括豎直設(shè)置的桿體13，桿體13的外表面上、沿桿體13的軸線從上往下依次設(shè)置有第一支桿14、第二支桿15和第三支桿16，第三支桿16為“乙”字形，第三支桿16的截面形狀為半環(huán)形結(jié)構(gòu)， 該半環(huán)形結(jié)構(gòu)能耦合高次模的磁場分量。三根支桿的軸線處于同一垂直平面內(nèi)；桿體13上還加工有第一螺孔17，第一螺孔17軸線所處垂直平面與三根支桿軸線所處垂直平面之間形成一個夾角，該夾角與第一夾角相等，實質(zhì)就是第一夾角。第一支桿14、第二支桿15和第三支桿16的另一端分別與三個連接孔10中的一個相連接。如圖8所示，本實用新型高次模耦合器中高次模功率導(dǎo)出耦合頭6的結(jié)構(gòu)，包括依次相連的螺柱18、第一連桿19、第二連桿20和第三連桿21，第一連桿19為圓臺形，第一連桿19的小直徑端與第二連桿20相連接；沿第三連桿21的軸線加工有第一工藝孔23，沿第三連桿21的軸線加工有第一連接槽22，第一連接槽22為開口槽，第一連接槽22穿過第三連桿21的側(cè)壁。螺柱18與第一螺孔17相連接。如圖9和圖10所示，本實用新型高次模耦合器中連接頭8的結(jié)構(gòu)，包括連接頭體 24,沿連接頭體M的軸線加工有相連的第二工藝孔25和第二螺孔沈，沿連接頭體M的軸線加工有兩條相互垂直的第二連接槽27 ；兩條第二工藝槽27將第二工藝孔25所處的連接頭體M部分分為四等分。第二工藝孔25與第三連桿21之間為過盈配合。本實用新型耦合器的內(nèi)導(dǎo)體4采用三支桿結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使高次模輸出耦合無需耦合電容即可實現(xiàn)，即內(nèi)導(dǎo)體4和高次模功率導(dǎo)出耦合頭6之間無間隙、無耦合電容就可達到耦合出高次模的目的，另外可以大大降低高次模耦合器內(nèi)表面峰值電場，減少二次電子倍增的可能性。高次模功率導(dǎo)出耦合頭6通過螺柱18直接連接在內(nèi)導(dǎo)體4上，這樣內(nèi)導(dǎo)體4和高次模功率導(dǎo)出耦合頭6之間無間隙，也就無耦合電容，使得內(nèi)導(dǎo)體4和高次模功率導(dǎo)出耦合頭6之間無電磁場差，解決了高次模功率導(dǎo)出耦合頭6由于電子負(fù)載而熔化的問題。高次模導(dǎo)出耦合頭6與高次模導(dǎo)出線真空法蘭3通過彈性套合結(jié)構(gòu)相連接，使得高次模導(dǎo)出線真空法蘭3易于安裝。高次模凹陷頻率調(diào)制器1和高次模耦合器凹陷板7通過采用右旋的螺栓5連接； 高次模凹陷頻率調(diào)制器1和外導(dǎo)體2通過左旋的螺紋相連接，這樣就可以雙向連續(xù)調(diào)節(jié)高次模耦合器的凹陷頻率，并使得高次模耦合器凹陷板7在降溫(從常溫到液氦工作溫度)過程中無法發(fā)生移動，從而達到固定高次模耦合器凹陷頻率的目的。
權(quán)利要求1.無耦合電容輸出同軸高次模耦合器，包括相連接的高次模凹陷頻率調(diào)制器(1)和外導(dǎo)體(2)，外導(dǎo)體(2)內(nèi)設(shè)有內(nèi)導(dǎo)體(4)，內(nèi)導(dǎo)體(4)與高次模導(dǎo)出線真空法蘭(10)相連接， 其特征在于，所述內(nèi)導(dǎo)體(4)與外導(dǎo)體(2)相連接，所述內(nèi)導(dǎo)體(4)與高次模功率導(dǎo)出耦合頭(6)的一端相連接，高次模功率導(dǎo)出耦合頭(6)的另一端通過連接頭(8)與高次模導(dǎo)出線真空法蘭(10)相連接；所述高次模凹陷頻率調(diào)制器(1)和外導(dǎo)體(2)通過左旋螺紋副相連接，高次模凹陷頻率調(diào)制器(1)通過右旋螺紋副與外導(dǎo)體(2)上設(shè)置的高次模耦合器凹陷頭(7)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸高次模耦合器，其特征在于，所述外導(dǎo)體(2)包括桶形的殼體(11)，殼體(11)上設(shè)有高次模耦合器凹陷頭(7)，高次模耦合器凹陷頭(7)內(nèi)加工有右旋的螺紋，殼體(11)外側(cè)壁加工有左旋的外螺紋(12);殼體(11)的側(cè)壁上加工有三個連接孔(10)，三個連接孔(10)的軸線處于同一垂直平面內(nèi)；殼體(11)的側(cè)壁上還設(shè)置有法蘭座 (9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸高次模耦合器，其特征在于，所述法蘭座(9)軸線所處的垂直平面與三個連接孔(10)軸線所處的垂直平面之間形成一個夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸高次模耦合器，其特征在于，所述內(nèi)導(dǎo)體(4)包括桿體 (13)，桿體(13)上設(shè)置有軸線處于同一垂直平面內(nèi)的三根支桿，其中一根支桿為“乙”字形， 該支桿的截面形狀為半環(huán)形結(jié)構(gòu)，桿體(13)上還加工有第一螺孔(17)，第一螺孔(17)軸線所處垂直平面與三根支桿軸線所處垂直平面之間形成另一個夾角，三根支桿的另一端分別與外導(dǎo)體(2)相連接，第一螺孔(17)與高次模功率導(dǎo)出耦合頭(6)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸高次模耦合器，其特征在于，所述高次模功率導(dǎo)出耦合頭(6)包括依次相連的螺柱(18)和連桿，連桿的另一端加工有第一工藝孔(23)，沿連桿的軸線加工有開口的第一連接槽(22)，螺柱(18)與內(nèi)導(dǎo)體(4)相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸高次模耦合器，其特征在于，所述連接頭(8)包括連接頭體(24)，沿連接頭體(24)的軸線加工有相連的第二工藝孔(25)和第二螺孔(26)，沿連接頭體(24)的軸線加工有兩條相互垂直的第二連接槽(27)，第二工藝孔(25)與高次模功率導(dǎo)出耦合頭(6)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的同軸高次模耦合器，其特征在于，所述第二工藝孔(25)與高次模功率導(dǎo)出耦合頭(6)過盈配合連接。
專利摘要無耦合電容輸出同軸高次模耦合器，包括相連接的高次模凹陷頻率調(diào)制器和外導(dǎo)體，外導(dǎo)體內(nèi)設(shè)有內(nèi)導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體與高次模導(dǎo)出線真空法蘭相連接，內(nèi)導(dǎo)體與高次模功率導(dǎo)出耦合頭的一端相連接，高次模功率導(dǎo)出耦合頭的另一端通過連接頭與高次模導(dǎo)出線真空法蘭相連接；高次模凹陷頻率調(diào)制器和外導(dǎo)體通過左旋螺紋副相連接，高次模凹陷頻率調(diào)制器通過右旋螺紋副與外導(dǎo)體上設(shè)置的高次模耦合器凹陷頭相連接。本實用新型耦合器的內(nèi)導(dǎo)體和高次模功率導(dǎo)出耦合頭直接連接，兩者之間無電磁場差，避免了電子負(fù)載導(dǎo)致的高次模功率導(dǎo)出耦合頭的熔化；同時解決了高次模凹陷頻率飄逸的問題，而且能方便設(shè)置高次模凹陷頻率，結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號H05H7/00GK202019490SQ20112001827
公開日2011年10月26日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者孫安 申請人:蘭州萬橋智能科技有限責(zé)任公司, 孫安