一种高压型粒子加速器用加速管的制作方法

本发明涉及高压设备，具体是一种高压型粒子加速器用加速管。

背景技术：

1、高压型粒子加速器是一种直接利用高压电场对带电粒子进行加速的粒子加速器装置，是一种原理简单、结构多样的粒子加速器。应用较多的高压型粒子加速器细分类型包括静电加速器、空芯变压器型高压加速器、高频高压加速器、绝缘芯变压器型高压加速器、倍压加速器等等，其中加速管上所施加的高压电场的大小直接决定了加速器输出粒子的能量大小。此类加速器比较适合用于能量为25mev以内的中低能粒子加速器，是一种高压设备。目前此类粒子加速器已广泛应用于如电子束辐照加工、材料处理、离子注入、核物理、质谱、肿瘤治疗等工业、医疗和科学研究等诸多场合。

2、在现有结构的加速管中，数十个甚至上百个金属电极片和陶瓷环之间的接口，采用粘接或者焊接工艺连接在一起，以实现加速管的真空密封性能和机械强度。但是，这种结构的加速管存在诸多问题或不足：一、加速管中粘接或焊接的总接口数量多，且总面积大，尤其是粒子加速器的加速管工作在高压、内部高真空且外部高气压、存在高能粒子轰击和一定辐射的特殊环境下，使用过程中存在接口位置易开裂或漏气损坏等隐患，从而影响加速管的真空性能、机械强度、稳定性和使用寿命；二、电极片与电极片之间采用陶瓷环绝缘，物理距离近，易产生爬电甚至击穿打火等不利情况。直接影响使用，也限制了单位长度加速管上能施加的电压值；三、制作时粘接或焊接的工作量大，操作工艺复杂。为了确保真空密封性，其制作的工艺难度也大，并且直接影响加速管的成品率；四、在制作过程中，各圆形金属电极片和陶瓷环的中心点要求对齐，粘接或焊接时不易定位，易产生偏差，从而影响加速管内的电场分布和对粒子流的加速性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高压型粒子加速器用加速管，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高压型粒子加速器用加速管，包括管体，所述管体为陶瓷圆筒状，所述管体上下侧末端通过焊接设置有标准高真空金属法兰，所述管体上还均匀设置若干通孔，通孔内设置有陶瓷支撑柱以及复合电极柱，所述管体还通过陶瓷支撑柱以及复合电极柱均匀设置有若干电极片，所述复合电极柱上还均匀设置有若干通孔，通孔内设置有分压电阻。

4、作为本发明进一步的方案：所述陶瓷支撑柱为陶瓷圆柱，陶瓷支撑柱的里端与电极片相接，且其端面倒圆角，所述陶瓷支撑柱的外端有定位凸起。

5、作为本发明再进一步的方案：所述复合电极柱为圆柱状，由无氧铜柱与陶瓷管组成，为金属陶瓷复合电极，其内部为导电良好的无氧铜柱，外部为中空的陶瓷管，里端设有倒圆且无氧铜柱与陶瓷管平齐，所述复合电极上设置有定位凸起。

6、作为本发明再进一步的方案：所述分压电阻为耐高压电阻。

7、作为本发明再进一步的方案：所述电极片为铁镍合金环形薄片。

8、作为本发明再进一步的方案：所述电极片表面镀有镀镍层。

9、作为本发明再进一步的方案：所述管体上通孔中设置有与定位凸起配合使用的定位槽。

10、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

11、1、一体型高压加速器用加速管的管体为整根空心陶瓷管，具有机械结构强度高的特点，加速管采用复合电极柱和陶瓷支撑柱的方式固定电极片和引出电极，整个加速管的焊接的接口面积小，并且复合电极柱和陶瓷支撑柱与加速管的管体采用同一材质，粘接或焊接的接口是相同的材质，处理工艺简单，同质材料粘接或焊接，可减小加速管的制作工艺难度，也极大地减少了加速管接口位置开裂或者漏气损坏等隐患，提升了加速管的质量，比如加速管内的真空度、加速管的使用稳定性和使用寿命等性能；

12、2、复合电极柱中的无氧铜柱的外层包裹了一层陶瓷材料，并且在加速管长度方向相邻的复合电极柱之间上下错位夹角放置，增大了相邻电极片之间的爬电距离，减少加速管内外壁之上的爬电打火情况，也可提升单位长度加速管的耐压；

13、3、加速管内的电极片外沿和加速管管体内壁之间存在空隙，有利于加速管内真空的建立、保持，也有利于形成相对均匀的真空内环境，有利于抑制加速管内的打火现象，另外，电极片由复合电极柱和陶瓷支撑柱固定和定位，而复合电极柱或与陶瓷支撑柱与加速管管体之间的定位依靠结构固定和定位，因此更易保证电极片和加速管的中心点的准确对齐，且制作和操作工艺简单。

技术特征：

1.一种高压型粒子加速器用加速管，包括管体(1)，特征在于，所述管体(1)为陶瓷圆筒状，所述管体(1)上下侧末端通过焊接设置有标准高真空金属法兰，所述管体(1)上还均匀设置若干通孔，通孔内设置有陶瓷支撑柱(2)以及复合电极柱(3)，所述管体(1)还通过陶瓷支撑柱(2)以及复合电极柱(3)均匀设置有若干电极片(5)，所述复合电极柱(3)上还均匀设置有若干通孔，通孔内设置有分压电阻(4)。

2.根据权利要求1所述的高压型粒子加速器用加速管，其特征在于，所述陶瓷支撑柱(2)为陶瓷圆柱，陶瓷支撑柱(2)的里端与电极片(5)相接，且其端面倒圆角，所述陶瓷支撑柱(2)的外端有定位凸起。

3.根据权利要求1所述的高压型粒子加速器用加速管，其特征在于，所述复合电极柱(3)为圆柱状，由无氧铜与陶瓷组成，为金属陶瓷复合电极，其内部为导电良好的无氧铜柱，外部为中空的小陶瓷管，里端设有倒圆且无氧铜柱与小陶瓷管平齐，所述复合电极(3)上设置有定位凸起。

4.根据权利要求1所述的高压型粒子加速器用加速管，其特征在于，所述分压电阻(4)为耐高压电阻。

5.根据权利要求1所述的高压型粒子加速器用加速管，其特征在于，所述电极片(5)为铁镍合金环形薄片。

6.根据权利要求5所述的高压型粒子加速器用加速管，其特征在于，所述电极片(5)表面镀有镀镍层。

7.根据权利要求1-3任一所述的高压型粒子加速器用加速管，其特征在于，所述管体(1)上通孔中设置有与定位凸起配合使用的定位槽。

技术总结
本发明公开了一种高压型粒子加速器用加速管，涉及高压设备技术领域，包括管体，管体上下侧末端通过焊接设置标准高真空金属法兰，所述管体上通过通孔设置陶瓷支撑柱、复合电极柱以及电极片，所述复合电极柱上还通过通孔设置分压电阻。本发明采用一体型管体，使得装置的机械强度增加，同种种类的部件配合使用，保证了焊接质量，也减少了接口处开裂等影响装置使用质量的情况发生，加速管内的真空度、加速管的使用稳定性和使用寿命等性能得到提升，电极片由复合电极柱和陶瓷支撑柱固定和定位，更易保证电极片和加速管的中心点的准确对齐，此外电极片与管体存在的空隙，也有利于形成相对均匀的真空内环境，有利于抑制加速管内的打火现象。

技术研发人员：周国梁,李传南,巩新胜,吕荣伟,徐建慧,马超,谢远辛
受保护的技术使用者：宜宾精宜科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15