CN110213878B - 一种高频谐振腔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频谐振腔，包括第一半腔、第二半腔、调谐电容板和耦合电感；第一半腔和第二半腔上下对称布置，第一半腔和第二半腔均包括短路片、内杆、外筒、敷面和Dee板；两Dee板分别连接在两内杆的第一端，两Dee板上下对称布置；两外筒分别套设在两内杆的外部，且两外筒的第一端与一敷面连接，两敷面分别设置在两Dee板的外侧并连接在一起，以将Dee板包围在其中；调谐电容板设置在Dee板尾端和敷面之间的中平面且可水平移动；短路片设置在内杆的第二端，耦合电感与短路片可转动地连接。本发明不仅使电压分布曲线均衡，而且能够在调节较少变量的情况下实现频率的调谐和电压分布均匀上升，腔体的品质因数高，结构简单紧凑，易于加工制造安装和便于操作控制。

Description

一种高频谐振腔
技术领域
本发明涉及回旋加速器领域，特别是关于一种医用回旋加速器的高频谐振腔。
背景技术
近年来，回旋加速器在肿瘤治疗、生物学、核孔膜等领域做出了巨大贡献。回旋高频谐振腔作为回旋加速器的核心部件，通过在加速间隙间建立加速电压为带电粒子加速提供能量。
目前，现有的回旋高频谐振腔体，一般采用不平衡双内杆螺旋形腔体结构、Y结构内杆螺旋形腔体结构或者T形内导体螺旋形腔体结构来改善单内杆腔体结构电压分布曲线存在凹陷的问题，以便于粒子从回旋加速器中引出。而国外目前有采用四内杆螺旋形腔体结构来改善电压分布曲线凹陷问题，上述几种腔体结构均采用螺旋形加速电极和螺旋形腔体外壳以便贴合螺旋形磁铁谷区，这种带有弧度的加速电极结构和腔体外导体结构，增加了腔体制造和安装的难度，并且多内杆结构和腰形单内杆结构在调节频率和电压分布时，需要调节的变量较多，比较复杂。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种医用回旋加速器的高频谐振腔，该腔结构简单紧凑，易于加工制造安装，并且品质因数高，在腔体调谐和改善电压分布时需要调节的变量少。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种高频谐振腔，包括第一半腔、第二半腔、调谐电容板和耦合电感；其中，所述第一半腔和第二半腔上下对称布置，所述第一半腔和第二半腔均包括：Dee板，两所述Dee板呈上下对称布置，且两所述Dee板的前端和尾端各自相互连接；内杆，两所述内杆的第一端分别与两所述Dee板连接；敷面，两所述敷面分别设置在所述两Dee板的外侧并连接在一起，以将所述Dee板包围在其中；外筒，两所述外筒分别套设在两所述内杆的外部，且两所述外筒的第一端分别与两所述敷面连接；短路片，两所述短路片分别设置在两所述内杆的第二端；所述调谐电容板设置在两所述Dee板尾端和两所述敷面之间的中平面且可水平移动，由此通过水平移动所述调谐电容板与所述Dee板的距离，可改变谐振腔的谐振频率；所述耦合电感与位于所述第一半腔中的所述短路片可转动地连接，由此通过转动所述耦合电感的角度，可实现谐振腔与外部馈线的功率耦合。
所述的高频谐振腔，优选的，所述敷面和Dee板的形状为异型，所述敷面由磁极边缘向内缩减而成，所述Dee板由所述敷面向内缩减而成。
所述的高频谐振腔，优选的，异型的所述Dee板边缘采用对称的倒角。
所述的高频谐振腔，优选的，通过调节所述敷面和Dee板的安装距离，即可改变所述敷面和Dee板之间的加速间隙，由此可实现对谐振腔电压分布的调节。
所述的高频谐振腔，优选的，两所述Dee板分别与两所述内杆的第一端垂直连接，两所述内杆均位于两所述Dee板中心线上的同一位置且距离所述Dee板的前端较近，两所述内杆分别竖直贯穿所述第一半腔和第二半腔。
所述的高频谐振腔，优选的，在所述Dee板、内杆、敷面、短路片、外筒、耦合电感及调谐电容板加入水冷管道。
所述的高频谐振腔，优选的，所述内杆和外筒的形状均为圆柱形。
所述的高频谐振腔，优选的，两所述Dee板之间保留有40mm的间距。
所述的高频谐振腔，优选的，所述耦合电感位于第一半腔中磁场最强的区域，用于实现功率耦合。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明受螺旋形结构腔体的启发，在充分利用扇形磁铁谷区空间的前提下，提出了一种满足回旋加速器单内杆谐振腔物理设计要求的新的高频谐振腔，该高频谐振腔不仅使电压分布曲线均衡，而且能够在调节较少变量的情况下实现频率的调谐和电压分布均匀上升，腔体的品质因数高，结构简单紧凑，易于加工制造安装和便于操作控制。2、本发明通过对Dee板形状，敷面形状，加速间隙、内杆位置等的多次优化调整，解决了单内杆谐振腔电压分布曲线存在凹陷的问题。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的俯视结构示意图；
图3是本发明高频谐振腔的电压分布曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
如图1、图2所示，本发明提供的高频谐振腔包括第一半腔10、第二半腔20、调谐电容板26和耦合电感27。
其中，第一半腔10和第二半腔20上下对称布置，第一半腔10和第二半腔20均包括短路片11、内杆12、外筒15、敷面13和Dee(加速电极)板14。两Dee板14分别连接在两内杆12的第一端，两Dee板14上下对称布置，且两Dee板14的前端和尾端各自相互连接。两外筒15分别套设在两内杆12的外部，且两外筒15的第一端分别与两敷面13连接，两敷面13分别设置在两Dee板14的外侧并连接在一起，以将Dee板14包围在其中。调谐电容板26设置在两Dee板14尾端和两敷面13之间的中平面且可水平移动，由此通过水平移动调谐电容板26与Dee板14的距离，可以改变谐振腔的谐振频率。两短路片11分别设置在两内杆12的第二端，耦合电感27与第一半腔10中的短路片11可转动地连接，由此通过转动耦合电感27的角度，可改变谐振腔与外部馈线的耦合量，实现谐振腔与外部馈线的阻抗匹配，避免失配引起的大功率反射，损坏传输波导。
在上述实施例中，优选的，敷面13和Dee板14的形状为异型，敷面13由磁极边缘向内缩减而成，Dee板14由敷面13向内缩减而成。
在上述实施例中，优选的，异型的Dee板14边缘采用对称的倒角，以使电压分布更加稳定。
在上述实施例中，优选的，通过调节敷面13和Dee板14的安装距离，即可改变敷面13和Dee板14之间的加速间隙，由此可实现对谐振腔电压分布的调节。
在上述实施例中，优选的，两Dee板14分别与两内杆12的第一端垂直连接，两内杆12均位于两Dee板14中心线上的同一位置且距离Dee板14的前端较近，两内杆12分别竖直贯穿第一半腔10和第二半腔20。
在上述实施例中，优选的，为防止谐振腔因发热形变引起频率偏移，在Dee板14、内杆12、敷面13、短路片11、外筒15、耦合电感27及调谐电容板26加入水冷管道，以确保谐振腔稳定运行。
在上述实施例中，优选的，内杆12和外筒15的形状均为圆柱形。
在上述实施例中，优选的，两Dee板14之间保留有40mm的间距。
在上述实施例中，优选的，耦合电感27位于第一半腔10中磁场最强的区域，用于实现功率耦合。
图3展示了本发明高频谐振腔的电压分布曲线图，由该电压分布曲线可知，通过调节加速间隙的距离，能够使电压分布曲线均衡，并且沿着两Dee板14径向间隙均匀上升，改善了单内杆结构腔体的电压分布曲线凹陷问题，对加速器粒子的引出有着重要的作用。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种高频谐振腔，其特征在于，包括第一半腔(10)、第二半腔(20)、调谐电容板(26)和耦合电感(27)；
其中，所述第一半腔(10)和第二半腔(20)上下对称布置，所述第一半腔(10)和第二半腔(20)均包括：
Dee板(14)，两所述Dee板(14)呈上下对称布置，且两所述Dee板(14)的前端和尾端各自相互连接；
内杆(12)，两所述内杆(12)的第一端分别与两所述Dee板(14)连接；
敷面(13)，两所述敷面(13)分别设置在所述两Dee板(14)的外侧并连接在一起，以将所述Dee板(14)包围在其中；
外筒(15)，两所述外筒(15)分别套设在两所述内杆(12)的外部，且两所述外筒(15)的第一端分别与两所述敷面(13)连接；
短路片(11)，两所述短路片(11)分别设置在两所述内杆(12)的第二端；
所述调谐电容板(26)设置在两所述Dee板(14)尾端和两所述敷面(13)之间的中平面且可水平移动，由此通过水平移动所述调谐电容板(26)与所述Dee板(14)的距离，可改变谐振腔的谐振频率；
所述耦合电感(27)与位于所述第一半腔(10)中的所述短路片(11)可转动地连接，由此通过转动所述耦合电感(27)的角度，可实现谐振腔与外部馈线的功率耦合；
所述敷面(13)和Dee板(14)的形状为异型，所述敷面(13)由磁极边缘向内缩减而成，所述Dee板(14)由所述敷面(13)向内缩减而成；
两所述Dee板(14)分别与两所述内杆(12)的第一端垂直连接，两所述内杆(12)均位于两所述Dee板(14)中心线上的同一位置且距离所述Dee板(14)的前端较近，两所述内杆(12)分别竖直贯穿所述第一半腔(10)和第二半腔(20)。
2.根据权利要求1所述的高频谐振腔，其特征在于，异型的所述Dee板(14)边缘采用对称的倒角。
3.根据权利要求1所述的高频谐振腔，其特征在于，通过调节所述敷面(13)和Dee板(14)的安装距离，即可改变所述敷面(13)和Dee板(14)之间的加速间隙，由此可实现对谐振腔电压分布的调节。
4.根据权利要求1所述的高频谐振腔，其特征在于，在所述Dee板(14)、内杆(12)、敷面(13)、短路片(11)、外筒(15)、耦合电感(27)及调谐电容板(26)加入水冷管道。
5.根据权利要求1所述的高频谐振腔，其特征在于，所述内杆(12)和外筒(15)的形状均为圆柱形。
6.根据权利要求1所述的高频谐振腔，其特征在于，两所述Dee板(14)之间保留有40mm的间距。
7.根据权利要求1所述的高频谐振腔，其特征在于，耦合电感(27)位于第一半腔(10)中磁场最强的区域，用于实现功率耦合。
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CN111526656A (zh) * 2020-04-07 2020-08-11 哈尔滨工业大学 一种电流控制超宽带回旋加速器高频腔体
CN111417251B (zh) * 2020-04-07 2022-08-09 哈尔滨工业大学 一种高温超导无磁扼多离子变能量回旋加速器高频腔体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6593695B2 (en) * 1999-01-14 2003-07-15 Northrop Grumman Corp. Broadband, inverted slot mode, coupled cavity circuit
CN203675415U (zh) * 2014-01-06 2014-06-25 中国原子能科学研究院 高机械强度的高频谐振腔体
CN206061267U (zh) * 2016-07-29 2017-03-29 中国原子能科学研究院 一种超导回旋加速器的中心区双过桥电极装置
CN106455287B (zh) * 2016-07-29 2018-12-28 中国原子能科学研究院 一种超导回旋加速器不平衡双内杆螺旋形高频谐振腔
CN106231775B (zh) * 2016-07-29 2018-10-09 中国原子能科学研究院 一种超导回旋加速器y结构内杆螺旋形腔体
CN206061266U (zh) * 2016-09-26 2017-03-29 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种回旋加速器谐振腔的自动调谐装置
CN106535461B (zh) * 2016-11-11 2018-03-16 合肥中科离子医学技术装备有限公司 医用超导回旋加速器谐振腔电容调谐装置及方法
CN106385758B (zh) * 2016-11-11 2018-02-09 合肥中科离子医学技术装备有限公司 超导回旋加速器谐振腔容性耦合匹配方法
CN207531157U (zh) * 2017-12-13 2018-06-22 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种超导回旋加速器t形内导体螺旋形谐振腔

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