专利名称：超导加速空腔以及超导加速空腔的制造方法
技术领域：
本发明涉及超导加速空腔及超导加速空腔的制造方法。
背景技术：
超导加速空腔对在内部通过的带电粒子进行加速。该超导加速空腔构成为，在组合多个中央部鼓起的圆筒形状的単元的空腔主体的端部连接束射管。空腔主体以及束射管由超导材料构成，例如由铌制成。为了保持超导状态，需要至少将空腔主体保持为极低温状态。因此，一般利用钛制或不锈钢制的套管来覆盖空腔主体的周围，在套管的内部收容例如液体氦而将空腔主体冷却至极低温状态
此时，保持套管与超导加速空腔之间的接合部的气密性尤为重要。虽然现有的接合部夹装垫圈而接合、或使用滤材而接合，但不能得到足够的气密性。为了得到足够的气密性，如专利文献I所示，提出有如下的超导加速空腔的方案该超导加速空腔具备铌制的带有突起的环，该带有突起的环具有遍及外周部整周上的突起部，通过焊接使钛制的套管与突起部的前端接合，接着通过焊接使空腔主体及束射管与带有突起的环的两端部接合。先行技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3416249号公报发明要解决的问题然而，在专利文献I所示的超导加速空腔中，作为构件而需要制造带有突起的环。并且，在接合各构件的情况下，焊接位置形成有三处，存在制造成本増加的问题。并且，由于在带有突起的环的两端部接合空腔主体以及束射管的两处位置的焊接需要分别从内侧空间侧进行，因此焊接方向形成为相对于接合部倾斜的方向，难以设定焊接位置。由于该难以实施的焊接需要两处位置，因此极有可能因脱离视线等而导致产生焊接不合格，存在产品的可靠性降低的问题。
发明内容
本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种能够提高产品的可靠性且能够降低制造成本的超导加速空腔及超导加速空腔的制造方法。用于解决问题的方法为了解决上述课题，本发明采用以下的方法。即，本发明的第一方式是ー种超导加速空腔，该超导加速空腔具备束射管，该束射管由超导材料形成为两端开ロ的筒状；端板，该端板以构成收容冷却件的套管的端部的方式形成为环状，且通过焊接使内周面与所述束射管中的一端部的外周部接合；以及端部単元(end cell)，该端部単元以构成超导加速空腔部的方式由超导材料形成为环状，且通过焊接使隔圈(iris)部与所述束射管的一端部中的内周部接合。根据本发明的第一方式所涉及的超导加速空腔，通过焊接使构成套管的端部的端板的内周面与形成为两端开ロ的筒状的束射管的一端部的外周部接合，通过焊接使端部单兀的隔圈部与束射管的一端部中的内周部接合。这样，由于通过焊接使端板与束射管接合，因此能够在任何条件下都能充分地保持气密性。另外，由于端部単元直接焊接于束射管，因此焊接方向形成为相对于接合部倾斜的方向的焊接有ー处。因此，由于产生脱离视线等的概率变小，因此能够抑制焊接不合格的广生，从而能够提闻广品的可Φ性。进而，由于不需要带有突起的环，因此能够減少部件件数。由此，基于焊接位置的减少的加工エ时的减少也一并能够降低制造成本。
本发明的第二方式是ー种超导加速空腔的制造方法，该超导加速空腔的制造方法具备束射管形成エ序，在该束射管形成エ序中，将超导材料加工成筒状而形成束射管；端板接合エ序，在该端板接合エ序中，通过焊接使以构成收容冷却件的套管的端部的方式形成为环状的端板的内周面与由束射管形成エ序形成的束射管中的一端部的外周部接合；以及端部単元接合エ序，在该端部単元接合エ序中，通过焊接使以构成超导加速空腔部的方式由超导材料形成为环状的端部単元的隔圈部与所述束射管中的所述一端部的内周部接
ム
ロ ο根据本发明的第二方式所涉及的超导加速空腔的制造方法，在束射管形成エ序中，将超导材料加工成筒状而形成束射管。然后，在端板接合エ序中，通过焊接使以构成收容冷却件的套管的端部的方式形成为环状的端板的内周面与束射管中的一端部的外周部接合。然后，在端部単元接合エ序中，通过焊接使以构成超导加速空腔部的方式由超导材料形成为环状的端部単元的隔圈部与束射管中的一端部的内周部接合。这样，由于通过焊接使端板与束射管接合，因此能够充分地保持气密性。另外，由于端部単元直接焊接于束射管，因此焊接方向形成为相对于接合部倾斜的方向的焊接有ー处。因此，由于产生脱离视线等的概率变小，因此能够抑制焊接不合格的广生，从而能够提闻广品的可Φ性。进而，由于不需要带有突起的环，因此能够減少部件件数。由此，基于焊接位置的减少的加工エ时的减少也一并能够降低制造成本。在本发明的第二方式中，优选地，所述束射管形成エ序具备深拉エ序，在该深拉エ序中，对由超导材料形成的板材进行深拉加工而加工成有底筒状；以及第ー机械加工エ序，在该第一机械加工エ序中，除去有底筒状的底部而形成两端开ロ的筒状体且将所形成的筒状体调整为规定尺寸，并且对将所述端板接合在所述筒状体的一端部外周部的端板接合部进行加工。在本发明的第二方式中，在深拉エ序中，对由超导材料形成的板材进行深拉加工而加工成有底筒状。接着，在第一机械加工エ序中，除去有底筒状的底部而形成两端开ロ的筒状体，并且将形成的筒状体调整为规定尺寸，进而对在筒状体的一端部外周部接合端板的端板接合部进行加工。在深拉エ序中对板材进行深拉加工，当形成有底筒状时，板厚随着朝向底而呈变小的趋势。換言之，有底筒状的开ロー侧的端部的板厚比靠近底的部分大。一般地，由于端板的厚度比束射管的厚度大，因此在端板接合エ序中，在通过焊接使端板的内周面与束射管中的一端部的外周部接合的情况下，担心熔融部分到达束射管的内周侧。在本发明的第二方式中，由于利用深拉加工而形成束射管，因此能够将筒状体中的有底筒状的开ロー侧设为一端部，从而能够抑制端板接合时的熔融部分到达束射管的内周侧。在所述第一机械加工エ序中，也可以对将安装用的凸缘的内周部接合在所述筒状体的另一端部外周部的凸缘接合部进行加工。一般地，由于通过焊接使连结用或安装用的凸缘安装于束射管的端部単元的相反一侧的端部(另一端部)，因此也可以在第一机械加工エ序中对安装该凸缘的凸缘接合部进行加工。 在该情况下，也可以在所述第一机械加工エ序与所述端板接合エ序之间，具备通过焊接使所述凸缘与所述凸缘接合部接合的凸缘接合エ序。另外，在本发明的第二方式中，也可以在所述端部单元接合エ序之前具备第二机械加工エ序，在该第二机械加工エ序中，对将所述端部単元的隔圈部接合在所述筒状体的一端部中的内周部的单元接合部进行加工。这样ー来，例如，利用端板的接合，即使束射管的内周面发生变形等，也能够对良好的単元接合部进行加工。単元接合部也可以在第一机械加工エ序中进行加工发明效果根据本发明，由于通过焊接使构成套管的端部的端板的内周面与形成为两端开ロ的筒状的束射管的一端部的外周部接合，通过焊接使端部単元的隔圈部与束射管的一端部中的内周部接合，因此能够抑制焊接不合格的产生，从而能够提高作为产品的超导加速空腔的可靠性。另外，由于能够减少部件件数，因此基于焊接位置的减少的加工エ时的减少也一并能够降低制造成本。
图I是本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔的主视图。图2是示出图I的超导加速空腔的制造方法的一例的说明图。图3是示出本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔制造方法中的束射管形成エ序的金属板被深拉加工的状态的剖视图。图4是示出本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔制造方法中的束射管形成エ序的被第一机械加工的状态的剖视图。图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔制造方法中的束射管形成エ序的凸缘接合状态的剖视图。图6是示出本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔制造方法中的端板接合エ序状态的剖视图。
图7是示出本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔制造方法中的被第二机械加工的状态的剖视图。图8是示出本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔制造方法中的端部单元接合エ序的剖视图。图9是示出本发明的第一个实施方式所涉及的超导加速空腔制造方法中的空腔主体接合状态的剖视图。
具体实施例方式以下，结合图I 图9对本发明的一个实施方式进行详细的说明。图I是本发明的一个实施方式所涉及的超导加速空腔I的主视图。
如图I所示，超导加速空腔I具备空腔部(超导加速空腔部)5，该空腔部(超导加速空腔部)5通过焊接使例如九个中央部鼓出的圆筒形状的单元3接合并组合而成；ー对束射管7，该ー对束射管7安装于空腔部5的两端部。在各束射管7的空腔部5侧安装有构成以覆盖空腔部5的方式形成的容器亦即套管的两端部的端板9。虽省略图示，但束射管7具备安装有输入耦合器的输入端ロ、以及用于将妨碍在空腔部5内励起的波束加速的高次谐波释放到空腔部5的外部的高次谐波耦合器等。空腔部5在単元3之间形成有最凹下的部分亦即隔圈部11。単元3的轴线方向L的中央部为最鼓出的部分。将该最鼓出的部分称作赤道部13。图2是示出图I的超导加速空腔I的制造方法的一例的说明图。基于图2对超导加速空腔I的制造方法进行说明。首先，作为各构成构件而制造束射管7、端板9以及半单元15。半单元15是单元3以赤道部13为边界而在轴线方向L上分割成两部分的构件。半単元15通过对例如作为超导材料的铌材料进行深拉加工而形成。两个半単元15以相互的隔圈部11彼此重合的方式被焊接，从而形成哑铃状构件(dumbbell) 17。哑铃状构件17制造有例如八个。与此同时地,制造两个端件(end parts) 19。端件19包括束射管7、端板9、以及半単元15。由于该半単元15是构成空腔部5的端部的构件，因此以下称作端部単元21。通过焊接使哑铃状构件17的一端的赤道部13与一方的端件19的端部单元21的赤道部13接合。通过焊接使下一个哑铃状构件17与被接合了的哑铃状构件17的另一端接合。重复上述操作，最后接合另一方的端件19而形成超导加速空腔I。这是对超导加速空腔I的制造方法的一例进行说明的实施方式，超导加速空腔I的制造方法并不局限于此，能够使用各种方法来制造超导加速空腔I。以下，结合图3 图8对端件19的构造以及制造方法进行具体的说明。如图5所示，束射管7是例如铌制的中空圆筒构件，在一端设置有凸缘23。虽省略图示，但束射管7具备输入端ロ、与高次谐波耦合器的安装部等。首先，对制造束射管7的束射管制成エ序进行说明。将铌材的厚度为3 6mm的圆板深拉加工成图3所示的粗形状构件25 (深拉エ序)。粗形状构件25形成为具有底部27以及开ロ部(一端部)29的圆筒形状(有底筒状)。
接着，进入到第一机械加工エ序。在第一机械加工エ序中，将第一粗形状构件25在图3所示的切断位置31切断，从而形成除去了底部27的筒状体。然后，内外直径、厚度等被加工成规定尺寸，并且在开ロ部29侧端部的外周部加エ端板接合部33，在开ロ部29的相反一侧端部的外周部加工凸缘接合部35，从而形成束射管主体37。此时，也可以在束射管主体37加工输入端ロ、与高次谐波耦合器的安装部等。接着，如图5所示，通过焊接使例如铌钛制的凸缘23与束射管主体37的凸缘接合部35接合。由此，能够制造出束射管7。接着，进入到在束射管7接合端板9的端板接合エ序。端板9构成供液体氦导入 的氦套管的两端部，例如，钛制的端板19所接合的内周部的厚度为例如10 19mm，比束射管7的厚度大数倍。如图6所示，束射管7的端板接合部33与端板9的内周面吻合，以形成焊接坡ロ的方式保持。向该焊接坡ロ照射例如波束39并进行电子波束焊接，将端板9接合于束射管7。焊接方法并不局限于电子波束焊接。另外，在本实施方式中，虽然将端板接合部33的长度与端板9的厚度设为大致相等，但并不局限于此。例如，当将端板接合部33的长度设为比端板9的厚度大、并且使下侧(波束39的入射侧的相反ー侧)部分朝外侧突出吋，由于端板接合部33能够支承端板9，因此能够以更简易且稳定的方式进行高品质的焊接。接着，如图7所示，对在束射管主体37的开ロ部29侧端部的内周部接合端部単元21的隔圈部11的单元接合部41进行加工(第二机械加工エ序)。这样，当在端板接合エ序之后对单元接合部41进行加工时，例如，利用端板9的接合，即使束射管7的内周面发生变形等，也能够对良好的単元接合部41进行加工。単元接合部41也可以在上述第一机械加工エ序中进行加工。接着，进入到在束射管7接合端部単元21的端部単元接合エ序。如图8所示，端部单元21以隔圈部11与束射管7的单元接合部41嵌合的方式被保持。向端部単元21与束射管7之间的接合部照射例如波束39而进行电子波束焊接，并将端板9接合于束射管7。焊接方法并不局限于电子波束焊接。此时，由于波束39从端部単元21的内部空间侧进行照射，因此照射方向形成为相对于接合部倾斜的方向。如图9所示，通过焊接使哑铃状构件17的半单元15的一方的赤道部13与这样形成的端件19的端部单元21的赤道部13接合。如上所述，哑铃状构件17被依次接合，最后另外的端件19被接合，从而制造出超导加速空腔I。这样，由于通过焊接使端板19与束射管7的外周部接合，因此能够充分地保持气密性。另外，由于端部単元21直接焊接于束射管7，因此焊接方向形成为相对于接合部倾斜的方向的焊接有ー处。因此，由干与该倾斜的焊接位置有两处的情况相比，能够减小产生脱离视线等的概率，因此能够抑制焊接不合格的产生，从而能够提高超导加速空腔I的可靠性。进而，由于通过焊接端板9而进行稳地接合而不需要以往使用的带有突起的环，因此能够減少部件件数。由此，基于焊接位置的減少的加工エ时的減少也一并能够降低制造成本。本发明并不局限于以上说明了的实施方式，也可以在不脱离本发明的主g的范围内进行各种变形。例如，在本实施方式中，虽然使用深拉加工而将束射管7加工成筒状，但并不局限于此。例如，也可以对矩形状的板材进行弯曲加工，通过焊接来接合两端部而形成为筒状。附图标记说明I超导加速空腔5空腔部 7束射管9 端板11隔圈部21端部単元23 凸缘33端板接合部35凸缘接合部37束射管主体41单元结合部
权利要求
1.一种超导加速空腔，其中，具备 束射管，其由超导材料形成为两端开口的筒状； 端板，其以构成收容冷却件的套管的端部的方式形成为环状，且通过焊接使内周面与所述束射管中的一端部的外周部接合； 端部单元，其以构成超导加速空腔部的方式由超导材料形成为环状，且通过焊接使隔圈部与所述束射管的一端部中的内周部接合。
2.一种超导加速空腔的制造方法，其中，包括 束射管形成工序，将超导材料加工成筒状而形成束射管； 端板接合工序，通过焊接使以构成收容冷却件的套管的端部的方式形成为环状的端板的内周面与由束射管形成工序形成的束射管中的一端部的外周部接合； 端部单元接合工序，通过焊接使以构成超导加速空腔部的方式由超导材料形成为环状的端部单元的隔圈部与所述束射管中的所述一端部的内周部接合。
3.根据权利要求2所述的超导加速空腔的制造方法，其中， 所述束射管形成工序包括 深拉工序，对由超导材料形成的板材进行深拉加工而加工成有底筒状； 第一机械加工工序，将有底筒状的底部除去而形成两端开口的筒状体且调整为规定尺寸，并且对将所述端板向所述筒状体的一端部外周部接合的端板接合部进行加工。
4.根据权利要求3所述的超导加速空腔的制造方法，其中， 在所述第一机械加工工序中，对将安装用的凸缘的内周部向所述筒状体的另一端部外周部接合的凸缘接合部进行加工。
5.根据权利要求4所述的超导加速空腔的制造方法，其中， 在所述第一机械加工工序与所述端板接合工序之间，具备通过焊接使所述凸缘与所述凸缘接合部接合的凸缘接合工序。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的超导加速空腔的制造方法，其中， 在所述端部单元接合工序之前具备第二机械加工工序，对将所述端部单元的隔圈部向所述筒状体的一端部中的内周部接合的单元接合部进行加工。
全文摘要
本发明提供能够提高产品的可靠性且能够降低制造成本的超导加速空腔以及超导加速空腔的制造方法。本发明所涉及的超导加速空腔的制造方法具备束射管形成工序，将超导材料加工成筒状而形成束射管(7)；端板接合工序，通过焊接使以构成收容冷却件的套管的端部的方式形成为环状的端板(9)的内周面与由束射管形成工序形成的束射管(7)中的一端部的外周部接合；端部单元接合工序，通过焊接使以构成空腔部的方式由超导材料形成为环状的端部单元(21)的隔圈部(11)与束射管(7)中的一端部的内周部接合。
文档编号H05H7/20GK102823333SQ20118001675
公开日2012年12月12日 申请日期2011年5月10日 优先权日2010年5月12日
发明者仙入克也, 原博史 申请人:三菱重工业株式会社