用于加速器的陶瓷材料加速管的制作方法

本实用新型属等离子体技术线性加速器技术领域，具体涉及一种用于加速器的陶瓷材料加速管。

背景技术：

加速管是加速器的关键部件，它把从电子枪注入的带电粒子在电场作用下加速到高能，输出电子束或打靶产生X射线的核心部件。其性能的好坏直接关系加速器束流的输出参数。具体地，由于加速器运行过程中，加速管处于高电压、高真空和振动环境中，因此加速管的生产必须同时满足以下几点特殊要求：一、良好的耐电压性能，以便在高电压下能稳定工作，在不产生沿面闪络和放电击穿情况下，将电子加速到较高能量；二、良好的密封性，以使其内部保持良好的真空度，减少气体分子对电子的影响；三、足够的机械强度，使其在振动环境中无损坏。针对上述对加速管物理性能的特殊要求，提出如下用于加速器的陶瓷材料加速管技术方案，填补我国国产加速器加速管的技术空白，满足现有市场上加速管的制造需求。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题：提供一种用于加速器的陶瓷材料加速管，通过在陶瓷本体和陶瓷压环之间通过制有的金属化层焊连夹设挠性可伐连接件的一部分，并通过挠性可伐连接件的另一部分焊连上、下法兰盘形成的陶瓷复合金属的结构来满足加速器加速管的绝缘性、密封性和强度要求。

本实用新型采用的技术方案：用于加速器的陶瓷材料加速管，具有陶瓷管本体，所述陶瓷管本体的上、下环形端面分别同轴同半径间隔设有上、下陶瓷压环，且上述陶瓷压环的内侧环形端面与陶瓷管本体之间分别通过金属化层焊接夹设上、下挠性可伐连接件的一部分，并通过上、下挠性可伐连接件的另一部分外侧分别焊固连上、下法兰盘内部，以使陶瓷本体、挠性可伐连接件、陶瓷压环与法兰盘成为一个整体；上述陶瓷压环的外侧环形端面与法兰盘之间预留间隙。

依照上述技术方案，所述金属化层为在陶瓷件端面涂覆的钼锰金属化层，所述钼锰金属化层上制有镍层Ⅰ，所述镍层Ⅰ通过填充焊料层焊接固连挠性可伐连接件外层制有的镍层Ⅱ。

进一步地，所述挠性可伐连接件的纵截面呈“L型”，并通过“L型”的水平部分将陶瓷管本体与陶瓷压环的平封面对正并焊连为一体；所述陶瓷压环置于“L型”挠性可伐连接件竖直部分的外侧中部；并通过“L型”挠性可伐连接件竖直部分的端口外侧焊连不锈钢法兰盘内部。

依照上述技术方案，所述金属化层厚度为10-30μm，所述镍层Ⅰ厚度为2-5μm，所述镍层Ⅱ厚度为5-12μm；所述挠性可伐连接件壁厚0.8-1.2mm，高度为8-10mm；所述陶瓷压环厚度为3-4mm；所述间隙的大小为0.5-1.2mm。

上述实施例中，所述陶瓷管本体、陶瓷压环用92％-95％氧化铝陶瓷制成；所述挠性可伐连接件用4J33合金制成；所述法兰盘用不锈钢制成。

依照上述技术方案，所述法兰盘的盘体制有用于与加速器固连的通孔，其盘体的轴孔壁制有沿其径向凸出的用于与挠性可伐连接件外侧壁焊连的焊口，其中上法兰盘的盘体上端面制有用于与加速器密封用的刀口。

本实用新型与现有技术相比的优点：

1、本方案将陶瓷材料与金属材料形成复合结构，来满足加速器陶瓷加速管对绝缘性能、强度要求和真空气密性的三重需求，增强其稳定性；

2、本方案通过设置具有较薄壁厚的挠性可伐连接件，其挠性结构，尤其是优选采用L型的挠性结构时，使得加速管制造过程中的焊接应力以及加速管工作过程中的热应力都可以通过挠性结构释放应力，增强加速管的可靠性；

3、本方案中陶瓷压环和陶瓷本体之间通过金属化层焊连挠性可伐连接件，可通过陶瓷压环来平衡陶瓷本体与挠性可伐连接件因为膨胀系数的不同而产生的应力；

4、本方案中陶瓷压环外端面与不锈钢法兰盘之间预留0.5-1.2mm的间隙，为加速管在加工过程以及工作过程中的整体挠性变形预留一定量的间隙；

5、本方案装配简单，维护方便，故障率低，可靠性优良。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1的A部放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2描述本实用新型的一种实施例。

(如图1所示)用于加速器的陶瓷材料加速管，具有陶瓷管本体2，所述陶瓷管本体2的上、下环形端面分别同轴同半径间隔设有上、下陶瓷压环3，且上述陶瓷压环3的内侧环形端面与陶瓷管本体2之间分别通过金属化层焊接夹设上、下挠性可伐连接件5的一部分，并通过上、下挠性可伐连接件5的另一部分外侧焊接上、下法兰盘(1、4)内部，以使陶瓷本体2、挠性可伐连接件5、陶瓷压环3与法兰盘(1、4)成为一个整体。即就是说，首先，通过将陶瓷材料与金属材料形成的复合结构，来满足加速器陶瓷加速管对绝缘性能、强度要求和真空气密性的三重需求，增强其稳定性。此外，上述陶瓷压环3的外侧环形端面与上、下法兰盘(1、4)之间均预留间隙19，通过该预留间隙19为加速管在加工过程以及工作过程中的整体挠性变形预留间隙。其次，本方案通过挠性可伐连接件5作为连接过渡件，并通过其挠性结构使加速管制造过程中的焊接应力以及加速管工作过程中的热应力都可以通过挠性结构释放应力，增强加速管的可靠性；再者，陶瓷压环3和陶瓷本体2通过挠性可伐连接件5焊接在一起，因此可通过陶瓷压环3来平衡陶瓷本体2与挠性可伐连接件5因为膨胀系数的不同而产生的应力。

(如图2所示)依照上述技术方案，其中，所述金属化层为在陶瓷材料端面涂覆并烧结的钼锰金属化层(11、15)、所述钼锰金属化层(11、15)上通过电镀制有镍层Ⅰ(12、16)，所述镍层Ⅰ(12、16)通过填充焊料层(13、17)焊接固连挠性可伐连接件5外层电镀制有的镍层Ⅱ(14、18)。具体实施时，所述钼锰金属化层(11、15)分别涂覆在陶瓷管本体2的上、下两端面以及上、下陶瓷压环3的内侧端面，所述钼锰金属化层(11、15)选用钼锰金属化膏剂涂覆并烧结成型，且钼锰金属化层(11、15)厚度为10-30μm；再在所述金属化层(11、15)上通过电镀制有与陶瓷件相关的镍层Ⅰ(12、16)，所述镍层Ⅰ(12、16)的厚度为2-5μm；位于陶瓷压环3和陶瓷本体2之间夹设的所述挠性可伐连接件5的外层通过电镀制有挠性可伐连接件5的镍层Ⅱ(14、18)，该镍层Ⅱ(14、18)厚度为5-12μm。之后，通过在镍层Ⅰ(12、16)和镍层Ⅱ(14、18)之间分别用填充焊料层(13、17)填充并通过钎焊焊接后将陶瓷压环3和陶瓷本体2与挠性可伐连接件5固连在一起。

进一步地，作为优选实施例，所述挠性可伐连接件5的纵截面呈“L型”，采用该形状，简单有效地解决了加速管整体在加工、工作过程中热应力的释放，并简单有效地增强了加速管的可靠性。具体方案为，通过“L型”的挠性可伐连接件5的水平部分将陶瓷管本体2与陶瓷压环3的平封面对正并焊连为一体；此外，从降低装配难度并增强稳定性角度考虑，所述陶瓷压环3置于“L型”挠性可伐连接件5竖直部分的外侧中部；并通过上、下“L型”挠性可伐连接件5竖直部分的端口外侧分别焊接上、下法兰盘(1、4)来增强结构的紧凑型，实现陶瓷材料与金属材料的有效复合后与法兰盘(1、4)的固连。

依照上述技术方案，与加速器相关的加速管制造加工时各构件之间的结构尺寸，以陶瓷管本体2高度为120-150mm，壁厚5-7mm的实施例为例：所述金属化层，即钼锰金属化层(11、15)厚度为10-30μm，所述镍层Ⅰ(12、16)厚度为2-5μm，所述镍层Ⅱ(14、18)厚度为5-12μm；所述挠性可伐连接件5高度为8-10mm，壁厚0.8-1.2mm；所述陶瓷压环3厚度为3-4mm；所述上、下陶瓷压环3的外侧环形端面分别与上、下法兰盘(1、4)之间预留的间隙19大小为0.5-1.2mm。

依照上述技术方案，所述陶瓷管本体2、陶瓷压环3用92％-95％氧化铝陶瓷制成；所述挠性可伐连接件5用4J33合金制成，且4J33合金的挠性可伐连接件5表面去油、清洁处理后，在其表面电镀厚度为5-12μm的镍层Ⅱ(14、18)；所述上、下法兰盘(1、4)用不锈钢制成。

依照上述技术方案，为简单有效地将上、下法兰盘(1、4)分别与上、下挠性可伐连接件5固连，并进一步实现与加速器的密封固连，作为优选实施例：所述上、下法兰盘(1、4)的盘体分别均布制有十二个内径为8.5mm的用于与加速器通过螺栓紧固件固连的通孔(8、7)，法兰盘(1、4)盘体的轴孔壁分别制有沿其径向凸出的焊口(6、10)，并通过焊口(6、10)与挠性可伐连接件5竖直部分的外侧壁端口焊连，以使陶瓷管本体2、挠性可伐连接件5、陶瓷压环3与法兰盘(1、4)成为一个整体。具体地，如图2所示，所述上、下焊口(10、6)分别与上“L型”的挠性可伐连接件5分别在20的位置焊接在一起。其中为提高加速管与加速器之间固连的密封性，上法兰盘1的盘体上端面还制有刀口9，所述刀口9用于压装紫铜密封圈后再与加速器通过螺栓紧固件固连；下法兰盘4和加速器设备之间加装O型圈密封后用螺栓紧固件和加速器固连。

工艺流程：首先，将陶瓷管本体2和两个陶瓷压环3采用等静压成型工艺，即陶瓷管本体2和陶瓷压环3的原料经过配料、球磨、除铁、造粒等工艺完成粉料的制备，将制备的粉料装入模具中，然后用等静压设备将粉料压制密实，压制后粉料生坯脱模，车加工粉料坯体，然后高温烧成精加工绝缘陶瓷管本体2和陶瓷压环3的高度尺寸。

其次，先完成以上加工的陶瓷管本体2和陶瓷压环3的清洗，待表面干燥后，在陶瓷管本体2的上下两端面和陶瓷压环3的内侧分别涂覆钼锰金属化膏剂，并在还原性气氛中进行一次金属化烧结，形成钼锰金属化层(15、11)。

接着，分别在烧结成型后的钼锰金属化层(15、11)表面电镀镍层Ⅰ(16、12)完成陶瓷管本体2和陶瓷压环3的金属化制品的加工。

之后，在陶瓷件的镍层Ⅰ(16、12)与“L型”的挠性可伐连接件5外表面电镀制有的镍层Ⅱ(18、14)之间填充焊料层(17、13)钎焊后在高温真空设备或者还原性设备中固连为一体。

最后，再将不锈钢法兰盘(1、4)分别焊接在“L型”的挠性可伐连接件5的端口，完成整个陶瓷加速管的加工。

上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。