专利名称：无耦合电容输出同轴高次模耦合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超导带电粒子加速器超导射频腔高次模电磁耦合装置，具体涉及一种无耦合电容输出同轴高次模耦合器。
背景技术：
超导射频加速器的核心加速部件是超导射频腔。超导腔的本征模除了工作模之外，还有高次模。当束流经过超导腔时，束流可能激发产生高次模电压。如果不能有效阻尼该高次模电压，可能导致束流不稳定，并增加超导腔的热负载，甚至引起超导腔失超。通常采用高次模耦合器阻尼高次模在超导腔内的积累。同轴高次模耦合器采用电磁耦合结构，将超导腔内产生的高次模功率耦合到常温高次模负载，从而达到阻尼高次模的目的。目前，国际上使用的同轴高次模耦合器是TTF (Tesla Test Facility)设计的，该耦合器耦合的高次模功率导出采用电容耦合。由于结构设计的缺陷，在实际使用中发现高次模功率导出耦合头由于电子负载而熔化，高次模凹陷频率发生飘逸，导致部分超导射频腔无法正常工作(一种超导射频腔高次模耦合器及其低功率测量结果，Chinese Physics C, Vol. 35，No. 3, 2011·)。
实用新型内容为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种无耦合电容输出同轴高次模耦合器，能够避免高次模功率导出耦合头熔化和高次模凹陷频率发射飘逸，并且能方便设置高次模凹陷频率。为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，无耦合电容输出同轴高次模耦合器，包括相连接的高次模凹陷频率调制器1和外导体2，外导体2内设有内导体4，内导体4与高次模导出线真空法兰10相连接，内导体4与外导体2相连接，内导体4与高次模功率导出耦合头6的一端相连接，高次模功率导出耦合头6的另一端通过连接头8与高次模导出线真空法兰10相连接；高次模凹陷频率调制器1和外导体2通过左旋螺纹副相连接， 高次模凹陷频率调制器1通过右旋螺纹副与外导体2上设置的高次模耦合器凹陷头7相连接。外导体2包括桶形的壳体11，壳体11上设有高次模耦合器凹陷头7，高次模耦合器凹陷头7内加工有右旋的螺纹，壳体11外侧壁加工有左旋的外螺纹12 ；壳体11的侧壁上加工有三个连接孔10，三个连接孔10的轴线处于同一垂直平面内；壳体11的侧壁上还
设置有法兰座9。法兰座9轴线所处的垂直平面与三个连接孔10轴线所处的垂直平面之间形成一个夹角。内导体4包括杆体13，杆体13上设置有轴线处于同一垂直平面内的三根支杆，其中一根支杆为“乙”字形，该支杆的截面形状为半环形结构，杆体13上还加工有第一螺孔 17，第一螺孔17轴线所处垂直平面与三根支杆轴线所处垂直平面之间形成另一个夹角，三
3根支杆的另一端分别与外导体2相连接，第一螺孔17与高次模功率导出耦合头6相连接。高次模功率导出耦合头6包括依次相连的螺柱18和连杆，连杆的另一端加工有第一工艺孔23，沿连杆的轴线加工有开口的第一连接槽22，螺柱18与内导体4相连接。连接头8包括连接头体M，沿连接头体M的轴线加工有相连的第二工艺孔25和第二螺孔沈，沿连接头体M的轴线加工有两条相互垂直的第二连接槽27，第二工艺孔25 与高次模功率导出耦合头6相连接。第二工艺孔25与高次模功率导出耦合头6过盈配合连接。本实用新型同轴高次模耦合器的内导体和高次模功率导出耦合头直接连接，两者之间无电磁场差，避免了电子负载导致的高次模功率导出耦合头的熔化；高次模凹陷频率调制器与高次模耦合器凹陷板采用右旋螺纹联接，高次模凹陷频率调制器与外导体采用左旋螺纹联接，彻底解决了高次模凹陷频率飘逸的问题，而且能方便设置高次模凹陷频率，结构简单。
图1是本实用新型同轴高次模耦合器的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图2的A-A剖视图。图4是本实用新型同轴高次模耦合器中外导体的结构示意图。图5是图4的B-B剖视图。图6是本实用新型同轴高次模耦合器中内导体的结构示意图。图7是图6的C-C剖视图。图8是本实用新型同轴高次模耦合器中高次模功率导出耦合头的结构示意图。图9是本实用新型同轴高次模耦合器中连接头的结构示意图。图10是图9的左视图。图11是本实用新型同轴高次模耦合器中高次模高次模导出线真空法兰的结构示意图。图中1.高次模凹陷频率调制器，2.外导体，3.高次模导出线真空法兰，4.内导体，5.螺栓，6.高次模功率导出耦合头，7.高次模耦合器凹陷头，8.连接头，9.法兰座， 10.连接孔，11.壳体，12.外螺纹，13.杆体，14.第一支杆，15.第二支杆，16.第三支杆， 17.第一螺孔，18.螺柱，19.第一连杆，20.第二连杆，21.第三连杆，22.第一连接槽，23.第一工艺孔，24.连接头体，25.第二工艺孔，26.第二螺孔，27.第二连接槽。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。如图1、图2和图3所示，本实用新型耦合器的结构，包括桶形的外导体2，外导体 2的侧壁外侧设有法兰座9，法兰座9上安装有高次模导出线真空法兰3 ；外导体2内设有内导体4，内导体4与外导体2的侧壁相连接，内导体4的一端从外导体2的开口端伸出外导体2外；内导体4与高次模功率导出耦合头6的一端相连接，高次模功率导出耦合头6的另一端与连接头8的一端相连接，连接头8的另一端与高次模高次模导出线真空法兰10相连接。外导体2未开口端端面的外侧设置有高次模耦合器凹陷头7 ；高次模耦合器凹陷头7 通过螺栓5与高次模凹陷频率调制器1相连接，高次模凹陷频率调制器1还通过螺纹与外导体2相连接。如图4和图5所示，本实用新型同轴高次模耦合器中外导体2的结构，包括桶形的壳体11，壳体11未开口端面的外侧设置有高次模耦合器凹陷头7，高次模耦合器凹陷头7 内加工有右旋的螺纹，壳体U外侧壁上加工有左旋的外螺纹12，外螺纹12位于壳体11的未开口端；壳体11的侧壁上、沿壳体11的轴线加工有三个连接孔10，三个连接孔10的轴线处于同一垂直平面内；壳体11的侧壁外侧还设置有法兰座9，法兰座9轴线所处的垂直平面与三个连接孔10轴线所处的垂直平面之间形成一个夹角，该夹角为第一夹角，影响高次模的输出耦合，一般来说，该夹角为135°时可以得到最佳高次模输出耦合。如图6和图7所示，本实用新型同轴高次模耦合器中内导体4的结构，包括竖直设置的杆体13，杆体13的外表面上、沿杆体13的轴线从上往下依次设置有第一支杆14、第二支杆15和第三支杆16，第三支杆16为“乙”字形，第三支杆16的截面形状为半环形结构， 该半环形结构能耦合高次模的磁场分量。三根支杆的轴线处于同一垂直平面内；杆体13上还加工有第一螺孔17，第一螺孔17轴线所处垂直平面与三根支杆轴线所处垂直平面之间形成一个夹角，该夹角与第一夹角相等，实质就是第一夹角。第一支杆14、第二支杆15和第三支杆16的另一端分别与三个连接孔10中的一个相连接。如图8所示，本实用新型高次模耦合器中高次模功率导出耦合头6的结构，包括依次相连的螺柱18、第一连杆19、第二连杆20和第三连杆21，第一连杆19为圆台形，第一连杆19的小直径端与第二连杆20相连接；沿第三连杆21的轴线加工有第一工艺孔23，沿第三连杆21的轴线加工有第一连接槽22，第一连接槽22为开口槽，第一连接槽22穿过第三连杆21的侧壁。螺柱18与第一螺孔17相连接。如图9和图10所示，本实用新型高次模耦合器中连接头8的结构，包括连接头体 24,沿连接头体M的轴线加工有相连的第二工艺孔25和第二螺孔沈，沿连接头体M的轴线加工有两条相互垂直的第二连接槽27 ；两条第二工艺槽27将第二工艺孔25所处的连接头体M部分分为四等分。第二工艺孔25与第三连杆21之间为过盈配合。本实用新型耦合器的内导体4采用三支杆结构，这种结构可以使高次模输出耦合无需耦合电容即可实现，即内导体4和高次模功率导出耦合头6之间无间隙、无耦合电容就可达到耦合出高次模的目的，另外可以大大降低高次模耦合器内表面峰值电场，减少二次电子倍增的可能性。高次模功率导出耦合头6通过螺柱18直接连接在内导体4上，这样内导体4和高次模功率导出耦合头6之间无间隙，也就无耦合电容，使得内导体4和高次模功率导出耦合头6之间无电磁场差，解决了高次模功率导出耦合头6由于电子负载而熔化的问题。高次模导出耦合头6与高次模导出线真空法兰3通过弹性套合结构相连接，使得高次模导出线真空法兰3易于安装。高次模凹陷频率调制器1和高次模耦合器凹陷板7通过采用右旋的螺栓5连接； 高次模凹陷频率调制器1和外导体2通过左旋的螺纹相连接，这样就可以双向连续调节高次模耦合器的凹陷频率，并使得高次模耦合器凹陷板7在降温(从常温到液氦工作温度)过程中无法发生移动，从而达到固定高次模耦合器凹陷频率的目的。
权利要求1.无耦合电容输出同轴高次模耦合器，包括相连接的高次模凹陷频率调制器(1)和外导体(2)，外导体(2)内设有内导体(4)，内导体(4)与高次模导出线真空法兰(10)相连接， 其特征在于，所述内导体(4)与外导体(2)相连接，所述内导体(4)与高次模功率导出耦合头(6)的一端相连接，高次模功率导出耦合头(6)的另一端通过连接头(8)与高次模导出线真空法兰(10)相连接；所述高次模凹陷频率调制器(1)和外导体(2)通过左旋螺纹副相连接，高次模凹陷频率调制器(1)通过右旋螺纹副与外导体(2)上设置的高次模耦合器凹陷头(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的同轴高次模耦合器，其特征在于，所述外导体(2)包括桶形的壳体(11)，壳体(11)上设有高次模耦合器凹陷头(7)，高次模耦合器凹陷头(7)内加工有右旋的螺纹，壳体(11)外侧壁加工有左旋的外螺纹(12);壳体(11)的侧壁上加工有三个连接孔(10)，三个连接孔(10)的轴线处于同一垂直平面内；壳体(11)的侧壁上还设置有法兰座 (9)。
3.根据权利要求2所述的同轴高次模耦合器，其特征在于，所述法兰座(9)轴线所处的垂直平面与三个连接孔(10)轴线所处的垂直平面之间形成一个夹角。
4.根据权利要求1所述的同轴高次模耦合器，其特征在于，所述内导体(4)包括杆体 (13)，杆体(13)上设置有轴线处于同一垂直平面内的三根支杆，其中一根支杆为“乙”字形， 该支杆的截面形状为半环形结构，杆体(13)上还加工有第一螺孔(17)，第一螺孔(17)轴线所处垂直平面与三根支杆轴线所处垂直平面之间形成另一个夹角，三根支杆的另一端分别与外导体(2)相连接，第一螺孔(17)与高次模功率导出耦合头(6)相连接。
5.根据权利要求1所述的同轴高次模耦合器，其特征在于，所述高次模功率导出耦合头(6)包括依次相连的螺柱(18)和连杆，连杆的另一端加工有第一工艺孔(23)，沿连杆的轴线加工有开口的第一连接槽(22)，螺柱(18)与内导体(4)相连接。
6.根据权利要求1所述的同轴高次模耦合器，其特征在于，所述连接头(8)包括连接头体(24)，沿连接头体(24)的轴线加工有相连的第二工艺孔(25)和第二螺孔(26)，沿连接头体(24)的轴线加工有两条相互垂直的第二连接槽(27)，第二工艺孔(25)与高次模功率导出耦合头(6)相连接。
7.根据权利要求6所述的同轴高次模耦合器，其特征在于，所述第二工艺孔(25)与高次模功率导出耦合头(6)过盈配合连接。
专利摘要无耦合电容输出同轴高次模耦合器，包括相连接的高次模凹陷频率调制器和外导体，外导体内设有内导体，内导体与高次模导出线真空法兰相连接，内导体与高次模功率导出耦合头的一端相连接，高次模功率导出耦合头的另一端通过连接头与高次模导出线真空法兰相连接；高次模凹陷频率调制器和外导体通过左旋螺纹副相连接，高次模凹陷频率调制器通过右旋螺纹副与外导体上设置的高次模耦合器凹陷头相连接。本实用新型耦合器的内导体和高次模功率导出耦合头直接连接，两者之间无电磁场差，避免了电子负载导致的高次模功率导出耦合头的熔化；同时解决了高次模凹陷频率飘逸的问题，而且能方便设置高次模凹陷频率，结构简单。
文档编号H05H7/00GK202019490SQ20112001827
公开日2011年10月26日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者孙安 申请人:兰州万桥智能科技有限责任公司, 孙安