专利名称：超导加速空腔的端口部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过焊接与形成于束管部分的端口部接合的超导加速空腔的端口部件。
背景技术：
超导加速空腔用于使通过内部的带电粒子加速。在超导加速空腔的端部设置的束管(beam pipe)，安装有用于去除妨碍电子束加速的高次谐波的(换言之用于将在超导加速空腔内被感应的高次谐波取出到超导加速空腔之外的)高次谐波(HOM)耦合器、以及用于将微波投入到空腔主体内的输入耦合器。输入耦合器与安装于束管的输入端口法兰结合(例如参照专利文献I)。高次谐波耦合器使将高次谐波取出到外部的拾波天线与安装于外导体侧部的拾波端口法兰结合。以往，例如拾波端口采用图4所示那样的构造。拾波端口 71由大致圆筒形状的端口主体73、和通过焊接例如电子束焊接被安装于端口主体73的一端部外周侧的法兰部75而构成。端口主体73的另一端部例如通过电子束焊接被焊接到端口部79，端口部79被形成为在外导体77的侧面贯通。法兰部75夹着密封部件被拾波天线侧的法兰和螺栓牢固地安装。因此，在法兰部75形成有螺栓用的贯通孔81。输入端口也采用与拾波端口同样的构造。加速空腔主体、束管、高次谐波耦合器以及端口主体73由作为超导材料的、例如高纯度(例如99. 85%以上)的铌材形成。另一方面，法兰部75由例如钛的含有量为45 55%的银钛合金形成。作为密封部件，例如使用了金属O型圈等需要高表面压力的密闭性高的部件。为了压缩密封部件，由于法兰部75需要规定硬度，因此密封部件由铌钛合金形成。另外，超导加速空腔在组装之后通过电场研磨来清洗内部，但是铌钛合金可能会被研磨液腐蚀。因此，为了不与研磨液接触，法兰部75安装于端口主体73的外周侧。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11-329794号公报
发明内容
(发明所要解决的课题)然而，在图4所示的现有的拾波端口构造中，部件变成端口主体73和法兰部75这两个部件，制造需要花费功夫。另外，由于在比法兰部75的密封部更靠外周侧设置螺栓接合用的贯通孔81，因此法兰部75的外径变大。因而，在向束管78电子束焊接外导体77时，法兰部75会妨碍焊接工作。因此，在接合了法兰部75的状态下，无法向束管78焊接外导体77。于是，在向端口部79接合了端口主体73之后，需要将外导体77与束管78接合，然后通过焊接将法兰部75与端口主体73接合，故无法使工作效率提高。进而，为了维持法兰部75的接合强度，需要足够的熔化深度。伴随于此，焊道宽度变大。因而，为了确保位于接合部附近的密封部的平面度等的品质，需要进行后加工。本发明正是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种使整体尺寸小型化且使工作效率提高从而使制造成本降低的超导加速空腔的端口部件。(用于解决课题的方案)为了解决上述课题，本发明采用以下技术方案。S卩，本发明的一方式为一种超导加速空腔的端口部件，一端部通过焊接与在束管形成的端口部接合，另一端部与外部构造法兰结合，所述束管设置在空腔主体的端部，端口主体以及法兰由低纯度的铌材、或铌以外的成分低于规定比例的铌合金一体形成，利用快·速接头来进行所述法兰结合。根据本方式涉及的端口部件，因为端口主体以及法兰由低纯度的铌材、或铌以外的成分低于规定比例的铌合金形成，所以能够成为具有规定硬度的部件，能够维持充分的密封性能。因为端口主体以及法兰被一体形成，所以能够减少部件个数。因为利用快速接头来进行与外部构造的法兰结合，所以在法兰部中无需在比密封部分更靠外周侧设置结合用的结构例如螺栓插通用的贯通孔，从而法兰部能够小直径化。由此，因为法兰部成为小直径，所以能够使整体尺寸小型化。另外，因为能够通过焊接将包含法兰部的端口主体与对象部分接合，所以例如能够进行高次谐波耦合器单体的事前组装。因为利用了快速接头，所以与螺栓接合相比组装作业容易、且能在短时间内进行，从而能够使组装的工作效率提高。根据上述这些内容，能够使超导加速空腔的制造成本降低。另外，在此，“低纯度”意味着与纯铌相比纯度低，例如意味着杂质的含有量为I 10重量％。另外，“规定比例”意味着铌以外的成分为I 10重量％程度。例如,作为所述银合金而使用了错的含有量为I 10重量％的银错合金。另外,作为所述银合金而使用了铪的含有量为I 10重量％的银铪合金。(发明效果)根据本发明，因为超导加速空腔的端口部件的一端部通过焊接与形成在束管的端口部接合，另一端部与外部构造法兰结合，束管设置在空腔主体的端部，端口主体以及法兰由低纯度的铌材、或者铌以外的成分低于规定比例的铌合金一体形成，利用快速接头来进行法兰结合，所以能够使整体尺寸小型化且使工作效率提高从而使制造成本降低。
图1是使用了本发明的一实施方式涉及的端口部件的超导加速空腔的主视图。图2是图1的X-X剖视图。图3是表示在图2的端口部安装有外部构造的状态的剖视图。图4是表示现有的端口部的部分剖视图。
具体实施例方式以下，参照图1 图3，对本发明的一实施方式涉及的端口部件进行说明。图1是用到本发明的一实施方式涉及的端口部件的超导加速空腔的主视图。图2是图1的X-X剖视图。图3是表示在图2的端口部件安装有外部构造的状态的剖视图。如图1所示，在超导加速空腔3中具备中央部鼓起的圆筒形状的元件5通过焊接而例如被接合9个从而组合成的空腔主体7、和安装于空腔主体7的两端部的束管9。在一方的束管9中安装有输入端口 11，其安装了用于将微波投入到空腔主体7内的输入耦合器；和高次谐波耦合器13，其用于将妨碍在空腔主体7内被激发的电子束加速的高次谐波释放到空腔主体7的外部。在另一方的束管9中安装有高次谐波耦合器13 ；以及监视端口(端口部件)15，其安装了对在空腔主体7内被激发的电子束加速的状况进行监视的监视部。监视端口 15例如通过电子束焊接而与端口部17接合，端口部17被形成为与束管9贯通。元件5、束管9、输入端口 11以及高次谐波耦合器13由作为超导材料的例如高纯度的铌材形成。束管9、输入端口 11以及高次谐波耦合器13构成本发明的束管部分。如图2所示，在高次谐波耦合器13中具备外导体19、内导体21、和用于使拾波天线(外部构造)22插通到内部的拾波端口(端口部件)23。外导体19呈一端面被开放的圆筒状，具备该开放部与束管7接合而构成的主体部25、被形成为与主体部25的侧部贯通的端口部27、和被形成为向主体部25的端面突出的突起部29。内导体21按照与主体部25的侧部接合的方式被安装。主体部25的端面的厚度形成为比侧面还薄。在主体部25的侧面，在接近于端面侧的部分，沿整个周边形成沟槽31。根据上述这些内容，主体部25的端面比较容易变形。突起部29由于通过未图示的把持部件从外部把持、推拉而端面发生变形，由此能够调整与在主体部25的内部设置的内导体21之间的间隔。端口部27被形成为从主体部25朝向外侧突出。端口部27呈剖面为大致圆形的管状。拾波端口 23按照在大致圆筒形状的端口主体33的一端部法兰部35向外侧突起的方式一体形成。拾波端口 23按照法兰部35位于外导体19的外周侧的方式，例如通过电子束焊接而与端口部27的接合面接合。拾波端口 23例如由含有约3重量％的锆的铌锆合金形成。作为拾波端口 23的形成材料只要具有规定硬度(能确保后述的密封部件的表面压力这种程度的硬度)即可，并不限定于此。例如，可以由锆的含有量为I 10重量％的铌锆合金形成。另外，可以由铪的含有量为I 10重量％的铌铪合金形成。进而，也可以是低纯度的、例如含有I 10重量％杂质的铌材。拾波天线22被插通到由拾波端口 23以及端口部27形成的内部空间，用于将高次谐波取出到外部。在拾波天线22的纵长方向的中间部分，安装有与拾波端口 23的法兰部35对置的法兰部37。法兰部35和法兰部37在隔着需要高表面压力的密闭性高的密封部件、即金属O型圈39的状态下，被快速接头41紧固。
法兰部35和法兰部37相对置的面大致平行，相反侧的面具备随着朝向外周侧而靠近的倾斜面。快速接头41被连结成多个嵌合部43相互能转动地连接为大致圆周状，且周长变化。嵌合部43按照夹持法兰部35以及法兰部37的方式与倾斜面嵌合，并按照在成为规定周长时向金属O型圈39赋予规定的表面压力的方式构成。快速接头41按照由未图示的夹紧部件缩减周长的方式构成，按照在成为规定周长时由夹紧部件维持该周长的方式固定。监视端口 15按照在大致圆筒形状的端口主体45的一端部法兰部47向外侧突起的方式一体形成。监视端口 15按照法兰部47位于束管9的外周侧的方式，例如通过电子束焊接而与端口部17的接合面接合。监视端口 15由与拾波端口 23的形成材料相同的材料而形成。在监视天线(外部构造)49的纵长方向的中间部分，安装有与监视端口 15的法兰部47对置的法兰部51。法兰部47和法兰部51在隔着需要高表面压力的密闭性高的密封部件、即金属O型圈53的状态下，被呈与拾波天线22同样的构造的快速接头55紧固。针对如以上那样构成的拾波端口 23以及监视端口 15的作用、效果进行说明。首先，对高次谐波耦合器13的制造进行说明。按照使外导体19、内导体21以及拾波端口 23分别成为规定形状的方式进行制造。因为拾波端口 23由含有约3%的锆的铌锆合金形成，所以能够作为具有规定硬度的部件，能够确保将后述的金属O型圈39充分压缩的表面压力，从而能够维持充分的密封性能。在对端口部27焊接了拾波端口 23之后，将内导体21安装于外导体19中。焊接例如通过电子束焊接进行接合，来制造高次谐波耦合器13。此时，因为法兰部35利用快速接头41而与拾波天线22的法兰部37接合，所以在法兰部35中无需在比密封部分更靠外周侧设置接合用的结构例如螺栓插通用的贯通孔，从而能够使法兰部35小直径化。由此，因为法兰部35成为小直径，所以能够使拾波端口 23的整体尺寸小型化。接下来，进入束管9的组装。如果法兰部35的直径变小，则在高次谐波耦合器13的外导体19与束管9接合时，法兰部35不会妨碍电子束的照射，所以能够将拾波端口 23与端口部27接合。进而，通过焊接例如电子束焊接将监视端口 15与束管9的端口部17接合。然后，在拾波端口 23安装拾波天线22。将拾波天线22插通到拾波端口 23的中空部，在金属O型圈39介于法兰部35与法兰部37之间的状态下使法兰部35与法兰部37相对置。在该状态下，使快速接头41按照多个嵌合部43夹持法兰部35以及法兰部37的方式嵌合。操作夹紧部件来缩减快速接头41的周长，由此紧固法兰部35与法兰部37之间，压缩金属O型圈39。快速接头41按照在成为规定周长时由夹紧部件维持该周长的方式固定。另外，监视天线49也以与拾波天线22大致同样的方法，利用快速接头55而安装于监视端口 15。由此，因为在安装拾波天线22以及监视天线49的过程中使用了快速接头41、55，所以与螺栓接合相比组装作业容易、且能够在短时间内进行，从而能够使组装的工作效率提闻。根据上述这些内容，能够将超导加速空腔3的制造成本降低。此外，本发明并不限于以上说明的实施方式，可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变形。符号说明3超导加速空腔
7空腔主体
9束管
13高次谐波耦合器
15监视端口
17端口部
27端口部
33端口主体
35法兰部
41快速接头
45端口主体
47法兰部
55快速接头
权利要求
1.一种超导加速空腔的端口部件，其一端部通过焊接与在束管部分形成的端口部进行接合，另一端部与外部构造进行法兰结合，所述束管部分设置在空腔主体的端部，其中，端口主体以及法兰由低纯度的铌材、或铌以外的成分低于规定比例的铌合金一体形成，利用快速接头来进行所述法兰结合。
2.根据权利要求1所述的超导加速空腔的端口部件,其中，作为所述铌合金而使用了锆的含有量为I 10重量％的铌锆合金。
3.根据权利要求1所述的超导加速空腔的端口部件,其中，作为所述铌合金而使用了铪的含有量为I 10重量％的铌铪合金。
全文摘要
本发明提供一种超导加速空腔的端口部件，能够使整体尺寸小型化且使工作效率提高从而使制造成本降低。超导加速空腔的拾波端口(23)的一端部通过焊接与形成在高次谐波耦合器(13)的端口部(27)接合，另一端部与拾波天线(22)法兰结合，高次谐波耦合器(13)设置在空腔主体的端部，端口主体(33)以及法兰部(35)由低纯度的铌材、或者铌以外的成分低于规定比例的铌合金一体形成，利用快速接头(41)来进行法兰结合。
文档编号H05H7/20GK103026801SQ201180036638
公开日2013年4月3日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年9月3日
发明者仙入克也 申请人:三菱重工业株式会社