JP2003036999A - Method for manufacturing superconducting high frequency accelerating cavity - Google Patents
Method for manufacturing superconducting high frequency accelerating cavityInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導材からなる
空胴本体と、この空胴本体の両端に取付けられたフラン
ジとから構成され、空胴本体の空胴内に高周波電力を入
力して電界を発生させ、この電界により荷電粒子を加速
させる超電導高周波加速空胴の製造方法に係り、特に溶
接条件、環境に影響されることなく、また作業環境、廃
液処理また作業管理面等での煩雑な作業を簡略し、しか
もコストがかからず品質的に安定した超電導高周波加速
空胴が得られるようにした超電導高周波加速空胴の製造
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a cavity body made of a superconducting material, and flanges attached to both ends of the cavity body. High frequency power is inputted into the cavity of the cavity body. The present invention relates to a method of manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity in which an electric field is generated and charged particles are accelerated by the electric field, and is not particularly affected by welding conditions and environment, and is complicated in work environment, waste liquid treatment, work management, etc. The present invention relates to a method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity, which simplifies the above-mentioned work, and can obtain a stable quality superconducting high frequency accelerating cavity at low cost.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、例えばＬＳＩ製造工程における
Ｘ線リソグラフィに使用することを目的として、電子、
陽電子等の荷電粒子を高周波加速空胴を用いて加速する
場合がある。2. Description of the Related Art Generally, for the purpose of being used for X-ray lithography in an LSI manufacturing process, for example,
Charged particles such as positrons may be accelerated using a high frequency acceleration cavity.
【０００３】このように、高周波加速空胴は高周波電力
を荷電粒子に供給するものであり、高周波加速空胴内で
は、荷電粒子の速度に同期した数十ＭＨｚから数ＧＨｚ
程度の高周波の高電界を発生させ、荷電粒子にはこの高
周波電界により電力が供給される。As described above, the high frequency accelerating cavity supplies high frequency power to the charged particles, and within the high frequency accelerating cavity, several tens of MHz to several GHz synchronized with the velocity of the charged particles.
A high electric field of high frequency is generated, and the charged particles are supplied with electric power by the high frequency electric field.
【０００４】この場合、荷電粒子ビームを効率良く加速
するため、高周波加速空胴にはより高い加速電界が求め
られ、この点超電導高周波加速空胴は、従来の常電導高
周波加速空胴よりも高い加速電界が得られることから、
次世代の粒子加速器に適用される。In this case, in order to efficiently accelerate the charged particle beam, a higher accelerating electric field is required for the high frequency accelerating cavity, and the point superconducting high frequency accelerating cavity is higher than the conventional normal conducting high frequency accelerating cavity. Since an accelerating electric field can be obtained,
Applied to the next generation particle accelerator.
【０００５】図７は、この種の超電導高周波加速空胴が
組込まれた超電導高周波加速空胴クライオシステムの全
体構成例を示す断面模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the overall structure of a superconducting high frequency accelerating cavity cryosystem incorporating this type of superconducting high frequency accelerating cavity.
【０００６】図７において、超電導高周波加速空胴は、
超電導材からなる空胴本体１と、この空胴本体１の両端
に取付けられたフランジ２ａ，２ｂとから構成されてい
る。In FIG. 7, the superconducting high frequency accelerating cavity is
It is composed of a cavity body 1 made of a superconducting material and flanges 2a and 2b attached to both ends of the cavity body 1.
【０００７】フランジ２ａ，２ｂには、荷電粒子ビーム
４ａ，４ｂを空胴本体１内へ入出力させるためのビーム
パイプ３ａ，３ｂが取付けられている。Beam pipes 3a and 3b for inputting and outputting charged particle beams 4a and 4b to and from the cavity body 1 are attached to the flanges 2a and 2b.
【０００８】この超電導高周波加速空胴は、図示のよう
に、液体ヘリウム５が充満された液体ヘリウム槽６内に
収納されている。This superconducting high frequency acceleration cavity is housed in a liquid helium tank 6 filled with liquid helium 5, as shown in the figure.
【０００９】この液体ヘリウム槽６は輻射熱シールド材
７で覆われ、さらにその外側が真空容器８で覆われてい
る。The liquid helium tank 6 is covered with a radiant heat shield material 7, and the outside thereof is covered with a vacuum container 8.
【００１０】さらに、液体ヘリウム槽５には、ヘリウム
供給ポート９が取付けられ、空胴本体１のフランジ近傍
位置には、空胴本体１内へ高周波電力を供給するための
入力カプラーポート１０が取付けられている。Furthermore, a helium supply port 9 is attached to the liquid helium tank 5, and an input coupler port 10 for supplying high-frequency power into the cavity body 1 is attached at a position near the flange of the cavity body 1. Has been.
【００１１】以上のように構成された超電導高周波加速
空胴クライオシステムにおいて、液体ヘリウム５中で冷
却された超電導高周波加速空胴に、入力カプラーポート
１０から高周波電力を入力した状態で、ビームパイプ３
ａから荷電粒子ビーム４ａを空胴本体１内へ供給する
と、この荷電粒子は高周波電力の速度に同期して、ビー
ムパイプ３ｂから加速された荷電粒子ビーム４ｂとして
出力される。In the superconducting high frequency accelerating cavity cryosystem configured as described above, the high frequency power is input from the input coupler port 10 to the superconducting high frequency accelerating cavity cooled in the liquid helium 5, and the beam pipe 3
When the charged particle beam 4a is supplied into the cavity body 1 from a, the charged particles are output as the accelerated charged particle beam 4b from the beam pipe 3b in synchronization with the velocity of the high frequency power.
【００１２】図８は、このような荷電粒子を加速させる
超電導高周波加速空胴の製造方法の一例を示す製造工程
図である。FIG. 8 is a manufacturing process chart showing an example of a method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity for accelerating such charged particles.
【００１３】まず、図８（ａ）に示すように、軸方向の
両端に開口１１ａ，１１ｂを有する半割セル１１を多数
個製造する。First, as shown in FIG. 8A, a large number of half cells 11 having openings 11a and 11b at both ends in the axial direction are manufactured.
【００１４】具体的に言えば、例えばＮｂ等の超電導材
料を、型を用いた絞り加工等で成型し、他の半割セル１
１との接合部（接触部）となる開口１１ａ，１１ｂを、
機械加工で規程寸法に仕上げる。Specifically, for example, a superconducting material such as Nb is molded by drawing using a mold, and the other half-divided cell 1 is formed.
1. The openings 11a and 11b, which are the joints (contact portions) with 1, are
Machined to a specified size.
【００１５】次に、図８（ｂ）に示すように、２個の半
割セル１１における互いの開口１１ａどうしを接触さ
せ、この接触部を、半割セル１１の外周面側より電子ビ
ーム溶接（ＥＢＷ）等で溶接して一体化して、一つのユ
ニットを製作する。Next, as shown in FIG. 8 (b), the openings 11a of the two halved cells 11 are brought into contact with each other, and this contact portion is subjected to electron beam welding from the outer peripheral surface side of the halved cells 11. (EBW) etc. are welded and integrated, and one unit is manufactured.
【００１６】このようにして製造された複数個のユニッ
トを、互いの開口１１ｂが接触するように軸方向に配列
し、また両端側にそれぞれに同じくＮｂ等の超電導材料
で円筒状に形成されたビームポート１３を接触するよう
に配列する。そして、各接触部を、ユニットの外側より
電子ビーム溶接等で溶接して一体化して、一つの空胴本
体１を製作する。A plurality of units manufactured in this manner are arranged in the axial direction so that the openings 11b of the units come into contact with each other, and are cylindrically formed on both ends by a superconducting material such as Nb. The beam ports 13 are arranged in contact with each other. Then, the respective contact portions are welded from the outside of the unit by electron beam welding or the like to be integrated, and one cavity main body 1 is manufactured.
【００１７】次に、このようにして製作された空胴本体
１の両端の開口１ａ，１ｂに、図７に示したフランジ２
ａ，２ｂを取付ける。Next, in the openings 1a and 1b at both ends of the cavity body 1 thus manufactured, the flange 2 shown in FIG.
Install a and 2b.
【００１８】ところで、超電導高周波加速空胴は、空胴
内の表面状態が空胴の性能に大きく作用するため、空胴
本体１を形成した後に、空胴本体１の内面の表面処理を
行ない、表面欠陥を除去して清浄な表面を得ることが必
要である。By the way, in the superconducting high-frequency acceleration cavity, the surface condition inside the cavity has a great effect on the performance of the cavity. Therefore, after forming the cavity body 1, the inner surface of the cavity body 1 is surface-treated. It is necessary to remove surface defects to obtain a clean surface.
【００１９】すなわち、製造工程において、不純物、有
害な酸化物、数ミクロンオーダーの傷の発生を皆無にす
ることは困難であり、これらの欠陥は、欠陥部から電界
放出や高周波損失の増大を伴なって、空洞性能を低下さ
せるからである。That is, it is difficult to eliminate impurities, harmful oxides, and scratches on the order of several microns in the manufacturing process, and these defects are accompanied by field emission from the defective portion and increase in high-frequency loss. This is because the cavity performance is deteriorated.
【００２０】そのため、超電導高周波加速空胴の表面処
理方法として、まず粗研磨であるバレル研磨等による機
械的な研磨を行なった後に、電解液中で空胴本体１を陽
極として電流を流して研磨する電解研磨、あるいは研磨
液で化学的に溶解して研磨する化学研磨による仕上げ研
磨を行なって、所定の表面粗さを出し、純水をノズル等
により圧力１００kgf/cm2の高圧で空胴内面に噴射させ
ることで、研磨液等の残留物を取り除くようにしてい
る。Therefore, as a surface treatment method for a superconducting high-frequency acceleration cavity, mechanical polishing such as barrel polishing, which is rough polishing, is first performed, and then the cavity body 1 is used as an anode in an electrolytic solution to perform polishing. Electrolytic polishing, or chemical polishing that chemically dissolves and polishes with a polishing liquid to give a final surface roughness, and pure water is sprayed with a nozzle to a high pressure of 100 kgf / cm 2 inside the cavity. The residual substance such as the polishing liquid is removed by injecting the liquid.
【００２１】[0021]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示したような超電導高周波加速空胴の製造方法において
も、未だ解消すべき次のような課題がある。However, the manufacturing method of the superconducting high frequency accelerating cavity as shown in FIG. 8 still has the following problems to be solved.
【００２２】すなわち、空胴本体１の内表面は、表皮効
果によって超電導材表面の数ミクロンオーダーの非常に
薄い層を高周波電流が流れるため、超電導材内面に僅か
の溶接欠陥があっても、電界放出（フィールドエミッシ
ョン）を引起こして予定された性能が出なくなる。That is, since the high frequency current flows through the inner surface of the cavity body 1 through a very thin layer of the order of several microns on the surface of the superconducting material due to the skin effect, even if there is a slight welding defect on the inner surface of the superconducting material, the electric field Emissions (field emission) will occur and the planned performance will not come out.
【００２３】そこで、前述のように、多連セルを形成す
る連結部を、電子ビーム溶接にて外面側より溶接する場
合、内面側まで貫通した一様な溶け込みが必要とされる
が、型を用いた絞り加工の精度不足による溶接接合面の
厚み寸法、真円度のバラツキや、また溶接装置の電圧、
電流、溶接速度、焦点距離と対物距離等、溶け込み深さ
に起因する環境因子条件の影響により、溶接条件の最適
化の選定、確保が非常に困難である。Therefore, as described above, when the connection portion forming the multiple cells is welded from the outer surface side by electron beam welding, it is necessary to penetrate the inner surface side uniformly, but The thickness dimension of the welded joint surface, the roundness variation due to the insufficient precision of the drawing used, the voltage of the welding equipment,
It is very difficult to select and secure the optimization of welding conditions due to the influence of environmental factor conditions such as electric current, welding speed, focal length and objective distance, which are caused by the penetration depth.
【００２４】そのため、溶接面（内面側）の全面に渡っ
て一様な貫通溶接がなされないこともあり、また仮に貫
通溶接が行なえたとしても、溶け込み先端部にはスパイ
ク等の発生による欠陥や、スパッタの飛散による内部表
面への金属粒子の付着、溶接条件の不具合による溶け落
ちによる欠陥の発生等の問題が生じる。Therefore, uniform penetration welding may not be performed over the entire welding surface (inner surface side). Even if penetration welding can be performed, defects such as spikes may occur at the tip of the weld, In addition, problems such as adhesion of metal particles to the inner surface due to scattering of spatter and generation of defects due to burn-through due to defective welding conditions occur.
【００２５】従って、このような従来技術による電子ビ
ーム溶接製作方法では、空胴の品質確保には困難さが残
り、また接合箇所毎に電子ビーム溶接によって繰り返し
接合されることから、接合前後の溶接による熱変形によ
る高周波特性の劣化あるいは溶接回数の繰り返しによる
煩雑さから、製作の手間がかかり、製作コストもアップ
するという解決すべき課題がある。Therefore, in the electron beam welding manufacturing method according to the prior art as described above, it is still difficult to secure the quality of the cavity, and since the welding is repeatedly performed by the electron beam welding at each welding portion, the welding before and after the welding is performed. There is a problem to be solved that the manufacturing time is increased and the manufacturing cost is increased due to deterioration of high-frequency characteristics due to thermal deformation due to heat treatment and complexity of repeated welding.
【００２６】一方、空胴本体１の内面の表面処理とし
て、Ｎｂの場合、沸酸（ＨＦ）以外のほとんどの酸に対
して化学的に安定であることから、電解研磨あるいは化
学研磨のいずれにおいても、沸酸（ＨＦ）を使用する研
磨方法であるため、作業環境、廃液処理また作業管理面
でも、特別な措置が必要とされる。On the other hand, as the surface treatment of the inner surface of the cavity body 1, Nb is chemically stable against most acids other than hydrofluoric acid (HF), and therefore, in either electrolytic polishing or chemical polishing. However, since it is a polishing method using hydrofluoric acid (HF), special measures are required in terms of work environment, waste liquid treatment, and work management.
【００２７】また、純水による高圧洗浄だけでは、空胴
内面の表面粗さが０．５μｍ以下の表面状態の微細な隙
間に侵入した研磨液を完全に除去するのは困難であり、
化学的残留物が残留して超電導特性が損なわれることか
ら、性能を劣化させる原因となる。Further, it is difficult to completely remove the polishing liquid that has entered the fine gaps of the surface state of the inner surface of the cavity of 0.5 μm or less only by high-pressure cleaning with pure water.
Since the chemical residue remains and the superconducting property is impaired, it causes deterioration of the performance.
【００２８】以上のような点から、従来の超電導高周波
加速空胴の製造方法では、品質的に十分安定したものを
得ることは困難である。From the above points, it is difficult to obtain a sufficiently stable quality by the conventional method of manufacturing the superconducting high frequency acceleration cavity.
【００２９】本発明の目的は、溶接条件、環境に影響さ
れることなく、また作業環境、廃液処理また作業管理面
等での煩雑な作業を簡略し、しかもコストがかからず品
質的に安定した超電導高周波加速空胴を得ることが可能
な超電導高周波加速空胴の製造方法を提供することにあ
る。The object of the present invention is to be stable in quality without being affected by welding conditions and environment, simplifying complicated work such as work environment, waste liquid treatment, work management, etc. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity capable of obtaining the superconducting high frequency accelerating cavity.
【００３０】[0030]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に対応する発明では、超電導材からなる
空胴本体と、当該空胴本体の両端に取付けられたフラン
ジとから構成され、空胴本体の空胴内に高周波電力を入
力して電界を発生させ、当該電界により荷電粒子を加速
させる超電導高周波加速空胴の製造方法において、軸方
向の両端に開口を有する複数のセルを軸方向に配列して
互いの開口どうしを接触させ、当該接触部を面接合する
ことにより一体化して一つの空胴本体を形成するように
している。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a cavity body made of a superconducting material and flanges attached to both ends of the cavity body. In the method for manufacturing a superconducting high frequency acceleration cavity in which high frequency power is input into the cavity of the cavity body to generate an electric field and the charged particles are accelerated by the electric field, a plurality of cells having openings at both ends in the axial direction are provided. Are arranged in the axial direction to bring the openings into contact with each other, and the contact portions are surface-joined to be integrated to form one cavity body.
【００３１】従って、請求項１に対応する発明の超電導
高周波加速空胴の製造方法においては、軸方向の両端に
開口を有する複数のセルを軸方向に配列して互いの開口
どうしを接触させ、当該接触部を面接合することで一体
化して一つの空胴本体を形成することにより、前述した
ような複数のセルどうしの接合（接触）部分を空胴本体
の外周面側から溶接することに起因する、内周面に接合
（接触）部分に沿って溶け込み不足によるクラック
（溝）が残留することはない。これにより、空胴本体の
内周面全体に亘って一様な表面仕上げとなり、荷電粒子
に対する良好な加速性能を確保することができる。Therefore, in the method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity of the invention according to claim 1, a plurality of cells having openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction and the openings are brought into contact with each other. By integrally joining the contact portions by surface-bonding to form one cavity body, it is possible to weld the joint (contact) portion of a plurality of cells as described above from the outer peripheral surface side of the cavity body. As a result, cracks (grooves) due to insufficient melting do not remain along the joint (contact) portion on the inner peripheral surface. As a result, a uniform surface finish is achieved over the entire inner peripheral surface of the cavity body, and good acceleration performance for charged particles can be secured.
【００３２】また、前述した溶接方式のように、接合箇
所毎に溶接していくのではなく、まとめて接合して組立
てられるため、製作工程を簡易化することができ、製作
コストも低減することができる。Further, unlike the welding method described above, instead of welding at each joint, they are jointed and assembled, so that the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. You can
【００３３】また、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の超電導高周波加速空胴の製造
方法において、接触部に対する面接合としては、真空ま
たは雰囲気中で加熱・加圧する拡散接合により行なうよ
うにしている。Further, in the invention corresponding to claim 2, in the method for manufacturing the superconducting high frequency acceleration cavity of the invention according to claim 1, the surface bonding to the contact portion is performed by heating / pressurizing in a vacuum or an atmosphere. Diffusion bonding is used.
【００３４】従って、請求項２に対応する発明の超電導
高周波加速空胴の製造方法においては、軸方向の両端に
開口を有する複数のセルを軸方向に配列して互いの開口
どうしを接触させ、当該接触部を真空または雰囲気中で
加熱・加圧して拡散接合することで一体化して一つの空
胴本体を形成することにより、接合表面および加速空洞
全体全体が酸化することなく空洞全体を形成できるた
め、前述したような複数のセルどうしの接合（接触）部
分を空胴本体の外周面側から溶接することに起因する、
内周面に接合（接触）部分に沿って溶け込み不足による
クラック（溝）が残留することはない。これにより、空
胴本体の内周面全体に亘って一様な表面仕上げとなり、
接合（接触）部分における接合の信頼性、すなわち接合
面の接合性が向上し接合（接触）部分における接合の信
頼性、すなわち接合面の接合性が向上し、また接合（接
触）部分には拡散層が生成されるため、超電導特性が向
上するという二次的効果も得ることができる。Therefore, in the method for manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity according to the second aspect of the invention, a plurality of cells having openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction and the openings are brought into contact with each other. By forming a single cavity body by heating and pressurizing the contact portion in a vacuum or atmosphere and diffusion-bonding them together to form one cavity body, the entire cavity surface can be formed without oxidizing the joint surface and the entire acceleration cavity. Therefore, due to the welding (contact) portion of a plurality of cells as described above from the outer peripheral surface side of the cavity body,
Cracks (grooves) due to insufficient melting do not remain along the joint (contact) portion on the inner peripheral surface. This gives a uniform surface finish over the entire inner surface of the cavity body,
The reliability of the joint at the joint (contact) part, that is, the joint property of the joint surface is improved, the reliability of the joint at the joint (contact) part, that is, the joint property of the joint surface is improved, and there is diffusion to the joint (contact) part. Since the layer is formed, a secondary effect of improving superconducting properties can be obtained.
【００３５】また、前述した溶接方式のように、接合箇
所毎に溶接していくのではなく、まとめて接合して組立
てられるため、製作工程を簡易化することができ、製作
コストも低減することができる。Further, unlike the above-mentioned welding method, instead of welding at each joining portion, they are joined together and assembled, so that the production process can be simplified and the production cost can be reduced. You can
【００３６】さらに、請求項３に対応する発明では、上
記請求項２に対応する発明の超電導高周波加速空胴の製
造方法において、接触部に対する拡散接合としては、各
接触部間にＴｉ等の活性金属箔をインサート材として挿
入して行なうようにしている。Further, in the invention corresponding to claim 3, in the method for manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity of the invention according to claim 2, the diffusion bonding to the contact parts is performed by activating Ti or the like between the contact parts. A metal foil is inserted as an insert material.
【００３７】従って、請求項３に対応する発明の超電導
高周波加速空胴の製造方法においては、軸方向の両端に
開口を有する複数のセルを軸方向に配列して互いの開口
どうしを接触させ、当該接触部を拡散接合することで一
体化し、その拡散接合は、各接触部間にＴｉ等の活性金
属箔をインサート材として挿入して行なうことにより、
接合（接触）部分における接合（接触）の信頼性がより
一層向上し、また接合（接触）部分には ＮｂＴｉが生
成されるため、超電導特性が向上するという二次的効果
も得ることができる。Therefore, in the method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity of the invention according to claim 3, a plurality of cells having openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction, and the openings are brought into contact with each other. The contact parts are integrated by diffusion bonding, and the diffusion bonding is performed by inserting an active metal foil such as Ti as an insert material between the contact parts.
Since the reliability of the joining (contact) at the joining (contact) portion is further improved and NbTi is generated at the joining (contact) portion, the secondary effect of improving the superconducting property can be obtained.
【００３８】また、請求項４に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の超電導高周波加速空胴の製造
方法において、接触部に対する面接合としては、真空ま
たは雰囲気中で母材よりも融点の低いろう材を用いたろ
う付け接合により行なうようにしている。Further, in the invention corresponding to claim 4, in the method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity of the invention according to claim 1, the surface bonding to the contact portion is performed in vacuum or in an atmosphere more than in the base material. The brazing is performed by using a brazing material having a low melting point.
【００３９】従って、請求項４に対応する発明の超電導
高周波加速空胴の製造方法においては、軸方向の両端に
開口を有する複数のセルを軸方向に配列して互いの開口
どうしを接触させ、当該接触部を真空または雰囲気中で
母材よりも融点の低いろう材を用いてろう付け接合する
ことで一体化して一つの空胴本体を形成することによ
り、接合温度を低くすることができ、またろう材の融液
を接合に利用できるため、空胴本体の内周面全体に亘っ
て一様な表面仕上げとなり、接合面の接合性がより一層
向上し、また超電導特性が向上するという二次的効果も
得ることができる。Therefore, in the method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity of the invention according to claim 4, a plurality of cells having openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction so that the openings are in contact with each other. The contact temperature can be lowered by forming one cavity body by integrally brazing the contact portion using a brazing material having a melting point lower than that of the base material in a vacuum or an atmosphere, In addition, since the melt of the brazing filler metal can be used for joining, a uniform surface finish is achieved over the entire inner peripheral surface of the cavity body, further improving the jointability of the joint surface and improving the superconducting properties. The secondary effect can also be obtained.
【００４０】また、前述した溶接方式のように、接合箇
所毎に溶接していくのではなく、まとめて接合して組立
てられるため、製作工程を簡易化することができ、製作
コストも低減することができる。Further, unlike the above-mentioned welding method, instead of welding at each joint, the joints are assembled and assembled, so that the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. You can
【００４１】さらに、請求項５に対応する発明では、上
記請求項２に対応する発明の超電導高周波加速空胴の製
造方法において、接触部に対する拡散接合としては、高
温・高圧中で加熱・加圧する熱間等方加圧法による拡散
接合により行なうようにしている。Further, in the invention corresponding to claim 5, in the method for manufacturing the superconducting high frequency acceleration cavity of the invention according to claim 2, the diffusion bonding to the contact portion is performed by heating and pressurizing at high temperature and high pressure. Diffusion bonding is performed by the hot isostatic pressing method.
【００４２】従って、請求項５に対応する発明の超電導
高周波加速空胴の製造方法においては、接触部に対する
拡散接合を、高温・高圧中で加熱・加圧する熱間等方加
圧法による拡散接合で行なうことにより、特に高圧力を
加えても等方圧であるために加圧方向の変形がなく、か
つ高温であるために接触面の相互拡散はより加速され
て、接合（接触）部分における接合の信頼性、すなわち接
合面の接合性が向上し、また接合（接触）部分には拡散
層が生成されるため、超電導特性が向上するという二次
的効果も得ることができる。Therefore, in the method of manufacturing the superconducting high frequency accelerating cavity according to the fifth aspect of the present invention, the diffusion bonding to the contact portion is performed by the hot isostatic pressing method of heating and pressing at high temperature and high pressure. By doing so, even if a high pressure is applied, there is no deformation in the pressing direction due to the isotropic pressure, and since the temperature is high, the mutual diffusion of the contact surfaces is further accelerated, and the joining (contact) portion The reliability, that is, the bondability of the bonding surface is improved, and since the diffusion layer is formed at the bonding (contacting) portion, the secondary effect that the superconducting property is improved can also be obtained.
【００４３】一方、請求項６に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明の
超電導高周波加速空胴の製造方法において、空胴本体を
形成した後に当該空洞本体の内面を粗研磨し、しかる後
に仕上げ研磨としてセラミックス系研磨材を含有させた
研磨材または研磨液で機械的研磨により鏡面に仕上げる
表面処理を行なうようにしている。また、請求項７に対
応する発明では、上記請求項６に対応する発明の超電導
高周波加速空胴の製造方法において、セラミックス系研
磨材の成分としては、Ａｌ 2Ｏ3あるいはＳｉＯ2を用い
るようにしている。On the other hand, in the invention corresponding to claim 6, the above
An invention corresponding to any one of claims 1 to 5.
In the manufacturing method of superconducting high frequency acceleration cavity,
After forming, the inner surface of the cavity body is roughly ground and then
Incorporating a ceramic-based abrasive as final polishing
Mirror finish by mechanical polishing with abrasive or polishing liquid
Surface treatment is performed. In addition, as opposed to claim 7
In the corresponding invention, the superconductivity of the invention according to claim 6 is provided.
In the manufacturing method of high frequency acceleration cavity,
As a polishing material component, Al 2O3Or SiO2Using
I am trying to do it.
【００４４】従って、請求項６および請求項７に対応す
る発明の超電導高周波加速空胴の製造方法においては、
空胴本体を形成した後に当該空洞本体の内面を粗研磨
し、しかる後に仕上げ研磨として、沸酸（ＨＦ）を使用
しないＡｌ2Ｏ3あるいはＳｉＯ 2を成分とするセラミッ
クス系研磨材を含有させた研磨材または研磨液で機械的
研磨により鏡面に仕上げる表面処理を行なうことによ
り、機械的研磨で鏡面に仕上げることによって、電解研
磨あるいは化学研磨処理を行なったものと同等の効果が
得られるため、作業環境、廃液処理また作業管理面等で
の煩雑な作業を簡略することができる。Therefore, the features of claims 6 and 7 are satisfied.
In the method for manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity of the invention,
After forming the cavity body, roughly polish the inner surface of the cavity body
After that, hydrofluoric acid (HF) is used for final polishing.
Not Al2O3Or SiO 2Of ceramic
Mechanically with abrasives or polishing fluids that contain
By performing a surface treatment to finish it to a mirror surface by polishing
By mechanical polishing to give a mirror finish.
The same effect as the one that has been polished or chemically polished
In terms of work environment, waste liquid treatment, work management, etc.
The complicated work of can be simplified.
【００４５】さらに、請求項８に対応する発明では、前
記請求項６または請求項７に対応する発明の超電導高周
波加速空胴の製造方法において、表面処理を行なった後
の空胴本体の内面に付着した汚染物質を、洗浄流体とし
て超臨界流体を用いて洗浄するようにしている。Further, in the invention corresponding to claim 8, in the method for manufacturing a superconducting high frequency acceleration cavity of the invention according to claim 6 or 7, the inner surface of the cavity body after the surface treatment is performed. The attached contaminants are cleaned using a supercritical fluid as a cleaning fluid.
【００４６】従って、請求項８に対応する発明の超電導
高周波加速空胴の製造方法においては、表面処理を行な
った後の空胴本体の内面に付着した汚染物質を、洗浄流
体として超臨界流体を用いて洗浄することにより、純水
による高圧洗浄だけでは研磨液が完全には除去されない
ものが、表面処理後の空胴本体の内面に付着した汚染物
質を完全に除去することができるため、性能の劣化の原
因が排除されて、荷電粒子に対する良好な加速性能を確
保することができる。Therefore, in the method of manufacturing the superconducting high frequency acceleration cavity of the invention according to claim 8, the contaminant attached to the inner surface of the cavity body after the surface treatment is used as the cleaning fluid and the supercritical fluid is used. Although the polishing liquid cannot be completely removed only by high-pressure cleaning with pure water by cleaning using it, it is possible to completely remove contaminants adhering to the inner surface of the cavity body after surface treatment. It is possible to eliminate the cause of the deterioration of and to ensure good acceleration performance for charged particles.
【００４７】[0047]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００４８】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による超電導高周波加速空胴の製造方法の一例を示す
製造工程図であり、図７および図８と同一要素には同一
符号を付して示している。(First Embodiment) FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing an example of a method of manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present embodiment. The same elements as those in FIGS. Is attached.
【００４９】本実施の形態では、超電導高周波加速空胴
を、以下のようにして製造する。In this embodiment, the superconducting high frequency accelerating cavity is manufactured as follows.
【００５０】まず、図１（ａ）に示すように、軸方向の
両端に開口１１ａ，１１ｂを有する半割セル１１を多数
個製造する。First, as shown in FIG. 1A, a large number of half cells 11 having openings 11a and 11b at both ends in the axial direction are manufactured.
【００５１】具体的に言えば、例えばＮｂ等の超電導材
料を、型を用いた絞り加工等で成型し、他の半割セル１
１との接合部（接触部）となる開口１１ａ，１１ｂを、
機械加工で規程寸法に仕上げる。Specifically, for example, a superconducting material such as Nb is molded by drawing using a mold, and the other half cell 1 is formed.
1. The openings 11a and 11b, which are the joints (contact portions) with 1, are
Machined to a specified size.
【００５２】次に、図１（ｂ）に示すように、これら全
ての半割セル１１を軸方向に配列して互いの開口どう
し、すなわち互いの開口１１ａどうし、および開口１１
ｂどうしを接触させると共に、軸方向最両端の半割セル
１１の開口１１ｂとビームポート１２とを接触させる。Next, as shown in FIG. 1 (b), all of these half cells 11 are arranged in the axial direction so that their openings, that is, the openings 11a and 11a, and 11a are opened.
The openings 11b of the half-divided cells 11 at the axially outermost ends and the beam port 12 are brought into contact with each other.
【００５３】次に、このようにして半割セル１１および
ビームポート１２を接触させた状態で、各接触部“１〜
７”を真空中または雰囲気中で加熱・加圧する拡散接合
で面接合することにより一体化して一つの空胴本体１を
形成する。Next, in the state where the half cell 11 and the beam port 12 are in contact with each other in this manner, each contact portion "1
7 "is integrated by performing surface bonding by diffusion bonding by heating and pressurizing 7" in a vacuum or an atmosphere to form one cavity body 1.
【００５４】次に、このようにして形成された空胴本体
１の両端の開口１ａ，１ｂに、前記図７に示したと同様
にフランジ２ａ，２ｂを取付けて、最終の超電導高周波
加速空胴の製造する。Next, the flanges 2a and 2b are attached to the openings 1a and 1b at both ends of the cavity body 1 thus formed in the same manner as shown in FIG. 7, and the final superconducting high frequency accelerating cavity is formed. To manufacture.
【００５５】なお、上記において、各接触部“１〜７”
を、真空中または雰囲気中で加熱・加圧する拡散接合で
行なう場合、接合（接触）面は真空状態（１０-2〜１０
-1Ｐａ以上）または雰囲気中の場合は不活性ガスである
アルゴンまたは窒素ガスを用い、接合装置の中で酸化し
ないよう大気から遮断される必要がある。In the above, each contact portion "1-7"
When the diffusion bonding is performed by heating and pressurizing in a vacuum or an atmosphere, the bonding (contact) surface is in a vacuum state (10 -2 to 10
-1 Pa or more) or in the atmosphere, an inert gas such as argon or nitrogen gas is used, and it is necessary to shield from the atmosphere so as not to oxidize in the bonding apparatus.
【００５６】そこで、図２に示すような構成の装置を用
いて、半割セル１１とビームポート１２との間および半
割セル１１相互間を、真空中または雰囲気中で加熱・加
圧する拡散接合で接合する。Therefore, diffusion bonding is performed by heating / pressurizing between the half cell 11 and the beam port 12 and between the half cells 11 in a vacuum or an atmosphere by using an apparatus having a configuration as shown in FIG. Join with.
【００５７】すなわち、空洞本体１をカプセル２０内に
組立て、脱気パイプ２１を通して真空ポンプ等で排気し
て脱気を行ない、真空雰囲気を保ち、その中で図示しな
いヒータによる加熱と、接合面に圧力を加える加圧機構
を利用して拡散接合を行なう。That is, the hollow main body 1 is assembled in the capsule 20, and deaeration is performed by exhausting it with a vacuum pump or the like through the deaeration pipe 21 to maintain a vacuum atmosphere and heating by a heater (not shown) in Diffusion bonding is performed using a pressure mechanism that applies pressure.
【００５８】ここで、拡散接合の処理条件としては、例
えば接合材料の融点（Ｎｂ２４６８℃）の０．５〜０．
８倍の範囲（１２３４〜１９７５℃）の温度で、接合面
の圧力は約１００ＭＰａ、約２時間の条件で行なう。Here, as the processing conditions for the diffusion bonding, for example, the melting point (Nb2468 ° C.) of the bonding material is 0.5 to 0.
The temperature is in the range of 8 times (1234-1975 ° C.), the pressure on the joint surface is about 100 MPa, and the condition is about 2 hours.
【００５９】そして、拡散整合の処理完了後、カプセル
２０を分解して、一体に接合された空胴本体１を取り出
す。After the completion of the diffusion matching process, the capsule 20 is disassembled and the cavity body 1 integrally joined is taken out.
【００６０】以上のようにして製造された空胴本体１
を、前記図７に示すようにクライオスタット内に組み込
んで、超電導高周波加速空胴クライオシステムを製作す
る。Cavity body 1 manufactured as described above
Is assembled in a cryostat as shown in FIG. 7 to manufacture a superconducting high frequency accelerating cavity cryosystem.
【００６１】本実施の形態の超電導高周波加速空胴の製
造方法においては、複数の半割セル１１を軸方向に配列
して互いの開口１１ａ，１１ｂどうしを接触させ、接触
部“１〜７”を真空中または雰囲気中で加熱・加圧する
拡散接合で面接合することにより、接合（接触）面への
加圧が均一で有効に作用して、良好な接合が得られる。In the method for manufacturing the superconducting high frequency acceleration cavity of this embodiment, the plurality of half cells 11 are arranged in the axial direction and the openings 11a and 11b are brought into contact with each other to make contact portions "1 to 7". The surface bonding is performed by diffusion bonding by heating and pressing in a vacuum or atmosphere, and the pressure applied to the bonding (contact) surface is uniform and effective, and good bonding can be obtained.
【００６２】すなわち、拡散接合によって、接合の健全
性はもとより、電子ビームによるスパッタの飛散や付着
がなく、接合面周辺へのダメージのない良好な接合が得
られる。That is, by the diffusion bonding, not only the soundness of the bonding, but also the spattering and the adhesion of the sputter by the electron beam, and the good bonding without the damage to the periphery of the bonding surface can be obtained.
【００６３】従って、前述したような空胴本体１の外周
面側から溶接した場合に発生する、溶け込み不足等に起
因する溝（クラック）の発生を気にする必要がなくな
り、よって空胴本体１の内周面全体に亘って一様な表面
仕上げとなり、荷電粒子に対する良好な加速性能を確保
することができる。Therefore, there is no need to worry about the generation of grooves (cracks) due to insufficient melting or the like, which occurs when welding is performed from the outer peripheral surface side of the cavity body 1 as described above, and thus the cavity body 1 A uniform surface finish is achieved over the entire inner peripheral surface of, and good acceleration performance for charged particles can be secured.
【００６４】また、前述した溶接方式のように、接合箇
所毎に溶接していくのではなく、まとめて接合して（接
合部“１〜７”）組立てられることから、製作工程が簡
易化され、製作コストも低減することができる。Further, unlike the above-mentioned welding method, instead of welding at each joint, the joints are joined (joint portions "1 to 7") to assemble, so that the manufacturing process is simplified. The manufacturing cost can also be reduced.
【００６５】上述したように、本実施の形態による超電
導高周波加速空胴の製造方法では、軸方向の両端に開口
を有する複数の半割セル１１を軸方向に配列して互いの
開口１１ａ，１１ｂどうしを接触させ、当該接触部“１
〜７”を拡散接合で面接合することにより一体化して一
つの空胴本体１を形成するようにしているので、前述し
たような複数の半割セル１１どうしの接合（接触）部分
を空胴本体１の外周面側から溶接することに起因する、
内周面に接合（接触）部分に沿って溶け込み不足による
クラック（溝）が残留することはない。As described above, in the method of manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present embodiment, the plurality of half-split cells 11 having the openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction so that the openings 11a and 11b are formed. Contact each other and touch the contact part “1
Since 7 to 7 ″ are surface-bonded by diffusion bonding to be integrated to form one cavity body 1, the bonding (contact) portion of the plurality of half-divided cells 11 as described above is voided. Due to welding from the outer peripheral surface side of the main body 1,
Cracks (grooves) due to insufficient melting do not remain along the joint (contact) portion on the inner peripheral surface.
【００６６】これにより、空胴本体１の内周面全体に亘
って一様な表面仕上げとなり、荷電粒子に対する良好な
加速性能を確保することが可能となる。As a result, a uniform surface finish is achieved over the entire inner peripheral surface of the cavity body 1, and good acceleration performance for charged particles can be secured.
【００６７】また、前述した従来の溶接方式のように、
接合箇所毎に溶接していくのではなく、まとめて接合し
て組立てられるため、製作工程を簡易化することがで
き、製作コストも低減することが可能となる。Further, like the conventional welding method described above,
Since the parts are joined together and assembled instead of welding each joining part, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
【００６８】（変形例）本実施の形態と同様に、接触部
“１〜７”に対する拡散接合として、高温・高圧中で加
熱・加圧する熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ法とも称する）
を採用することによっても、拡散接合することができ
る。(Modification) As in the present embodiment, as a diffusion bonding to the contact portions "1 to 7", a hot isostatic pressing method (also called HIP method) of heating and pressurizing at high temperature and high pressure is performed.
By adopting, it is possible to carry out diffusion bonding.
【００６９】このＨＩＰ法は、接合面に圧力媒体が入ら
ないように、また接合面ができれば真空を保つようにキ
ャニングが必要であるが、全体をガス圧の等方圧（静水
圧とも称する）で加圧するために、Near Net Shapeによ
り加速空洞の形状を保ちつつ接合することができるとい
う利点がある。This HIP method requires canning so that the pressure medium does not enter the joint surface and keeps a vacuum if the joint surface is formed, but the whole isotropic pressure of gas pressure (also called hydrostatic pressure). Since the pressure is applied at, there is an advantage that the shape can be maintained while maintaining the shape of the accelerating cavity by Near Net Shape.
【００７０】また、ＨＩＰ法は、Near Net Shapeの特徴
を生かして、接合に必要な加圧力を高くできるために、
接合圧力を高めることで、その接合の必須条件である接
合温度を幾分下げることができる。これにより、接合材
料の結晶粒の粗大化を回避できると共に、強度低下を防
げることができる。Further, the HIP method makes it possible to increase the pressing force required for joining by making the most of the characteristics of Near Net Shape,
By increasing the bonding pressure, the bonding temperature, which is an essential condition for the bonding, can be lowered to some extent. This makes it possible to avoid coarsening of the crystal grains of the bonding material and prevent the strength from decreasing.
【００７１】従って、加速空洞の剛性が要求されるマル
チセル（多連空洞）の接合法および製造方法としては、
極めて有効な手段でもある。Therefore, as a joining method and a manufacturing method of a multi-cell (multi-cavity) which requires rigidity of the accelerating cavity,
It is also an extremely effective means.
【００７２】（第２の実施の形態）図３は、本実施の形
態による超電導高周波加速空胴の製造方法の一例を示す
要部詳細図であり、図１および図２と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。(Second Embodiment) FIG. 3 is a detailed view of an essential part showing an example of a method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 1 and 2 are the same. The reference numerals are given and the description thereof is omitted, and only different portions will be described here.
【００７３】本実施の形態では、超電導高周波加速空胴
を、以下のようにして製造する。In this embodiment, the superconducting high frequency accelerating cavity is manufactured as follows.
【００７４】すなわち、前述した第１の実施の形態によ
る超電導高周波加速空胴の製造方法において、接合（接
触）部“１〜７”に対する拡散接合を行なう場合に、各
接合（接触）部“１〜７”間にインサート材３１とし
て、母材と異なった組成、組織を持った金属を挿入して
接合するようにしている。That is, in the method of manufacturing the superconducting high frequency accelerating cavity according to the first embodiment described above, when diffusion bonding is performed on the joint (contact) portions "1 to 7", each joint (contact) portion "1" A metal having a composition and a structure different from that of the base metal is inserted as an insert material 31 between 7 "and 7".
【００７５】ここで、インサート材３１としては、例え
ばＴｉ等の活性金属箔を挿入して接合する。また、接合
温度条件としては、ＮｂＴｉが生成される１９２０℃で
行なうことが好ましい。Here, as the insert material 31, for example, an active metal foil such as Ti is inserted and joined. Further, as the bonding temperature condition, it is preferable to perform it at 1920 ° C. where NbTi is generated.
【００７６】以上のようにして製造された空胴本体１
を、前記図７に示すようにクライオスタット内に組み込
んで、超電導高周波加速空胴クライオシステムを製作す
る。Cavity body 1 manufactured as described above
Is assembled in a cryostat as shown in FIG. 7 to manufacture a superconducting high frequency accelerating cavity cryosystem.
【００７７】本実施の形態の超電導高周波加速空胴の製
造方法においては、各接合（接触）部“１〜７”間にイ
ンサート材３１を挿入し、拡散接合にて一つの空胴本体
１を形成することにより、接合界面近傍が溶融状態とな
るため、熱間等方加圧（ＨＩＰ）と比べて接合圧力を非
常に低くすることができ、カプセル組立て等の煩雑な作
業を省略することができる。In the method of manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity of this embodiment, the insert material 31 is inserted between the joining (contact) portions "1 to 7" and one cavity body 1 is formed by diffusion joining. By forming it, the vicinity of the joint interface becomes in a molten state, so that the joint pressure can be made extremely low compared to hot isostatic pressing (HIP), and complicated work such as capsule assembly can be omitted. it can.
【００７８】また、接合（接触）部分にＮｂＴｉが生成
されることで、超電導特性が向上するという二次的効果
も得ることができる。In addition, since NbTi is produced in the joint (contact) portion, a secondary effect of improving superconducting characteristics can be obtained.
【００７９】上述したように、本実施の形態による超電
導高周波加速空胴の製造方法では、軸方向の両端に開口
を有する複数の半割セル１１を軸方向に配列して互いの
開口１１ａ，１１ｂどうしを接触させ、当該接触部“１
〜７”を拡散接合で面接合することにより一体化し、そ
の拡散接合は、各接触部間にＴｉ等の活性金属箔をイン
サート材３１として挿入して行なうようにしているの
で、接合（接触）部分における接合（接触）の信頼性が
より一層向上し、また接合（接触）部分にＮｂＴｉが生
成されるため、超電導特性が向上するという二次的効果
も得ることが可能となる。As described above, in the method for manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present embodiment, the plurality of half-split cells 11 having the openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction so that the openings 11a and 11b are formed. Contact each other and touch the contact part “1
.About.7 "are integrated by surface bonding by diffusion bonding, and the diffusion bonding is performed by inserting an active metal foil such as Ti as an insert material 31 between the contact portions. Since the reliability of bonding (contact) in the portion is further improved and NbTi is generated in the bonding (contact) portion, it is possible to obtain the secondary effect of improving the superconducting property.
【００８０】（変形例１）前述した第１の実施の形態に
よる超電導高周波加速空胴の製造方法において、各接合
（接触）部“１〜７”に、インサート材３１として、母
材と異なった組成、組織を持ったインサート材３１を挿
入して、第１の実施の形態の熱間等方加圧（ＨＩＰ）に
て接合し、空胴本体１を形成するようにしてもよい。(Modification 1) In the method of manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity according to the first embodiment described above, each of the joining (contact) portions "1 to 7" has an insert material 31 different from that of the base material. The cavity body 1 may be formed by inserting the insert material 31 having a composition and a structure and joining them by the hot isostatic pressing (HIP) of the first embodiment.
【００８１】かかる製造方法においても、前述した製造
方法の場合と同様の作用効果を得ることができる。Also in this manufacturing method, it is possible to obtain the same effects as those of the above-described manufacturing method.
【００８２】（変形例２）同様に、インサート材３１と
して、真空または雰囲気中で母材よりも融点の低いろう
材を用いたろう付け接合により行なう面接合を行なう方
法も有効である。(Modification 2) Similarly, as the insert material 31, a method of performing surface bonding by brazing using a brazing material having a melting point lower than that of the base material in vacuum or atmosphere is also effective.
【００８３】具体的には、前記図３に示したインサート
材３１の代りに、Ｎｉろう、例えばＢＮｉ−２の箔を接
合面に挿入し、真空中で１０３０℃まで加熱することで
接合面のＢＮｉ−２のろう材を溶融させる。Specifically, instead of the insert material 31 shown in FIG. 3, a Ni solder, for example, a BNi-2 foil is inserted into the joint surface and heated to 1030 ° C. in vacuum to form the joint surface. The BNi-2 brazing material is melted.
【００８４】溶融させることで、接合面のＮｂと溶融し
たろう材は反応し、一定時間保持後、冷却することで、
ろう材を介して接合面は一体化する。By melting, Nb on the joint surface reacts with the melted brazing filler metal, and after holding for a certain period of time, cooling is carried out.
The joint surface is integrated through the brazing material.
【００８５】この場合、ろう材を用いることは、融液を
介することで接合エネルギーは著しく増し、加圧力を必
要とすることなく接合ができる。In this case, when the brazing material is used, the joining energy is remarkably increased by passing through the melt, and the joining can be carried out without the need of pressing force.
【００８６】従って、加圧力は殆ど無いために、変形と
いう加速器としての精度のよい空洞を製造することがで
きる。Therefore, since there is almost no pressing force, it is possible to manufacture a cavity of high precision as an accelerator called deformation.
【００８７】また、液相を介することで、セル内面への
融液であるろう材のたれまたは流れが懸念されるが、グ
リーンストップ等の商品名である流れ防止剤をろう付前
に塗布することで、これらの問題点を事前に回避するこ
とができる。Further, it is feared that the brazing filler metal as a melt will flow or flow to the inner surface of the cell through the liquid phase. However, a flow preventive agent such as green stop, which is a trade name, is applied before brazing. Therefore, these problems can be avoided in advance.
【００８８】（第３の実施の形態）図４は、本実施の形
態による超電導高周波加速空胴の製造方法の一例を示す
概要図であり、図１乃至図３と同一部分には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。(Third Embodiment) FIG. 4 is a schematic view showing an example of a method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. The description thereof will be omitted and only different parts will be described here.
【００８９】本実施の形態では、超電導高周波加速空胴
を、以下のようにして製造する。In this embodiment, the superconducting high frequency accelerating cavity is manufactured as follows.
【００９０】すなわち、前述した第１または第２の実施
の形態による超電導高周波加速空胴の製造方法におい
て、空胴本体１を形成した後に当該空洞本体１の内面を
粗研磨し、その後仕上げ研磨として、純水あるいは弱酸
性の組成液にセラミックス系研磨材を混合含有させた研
磨液（または研磨材）４１で、機械的研磨により鏡面に
仕上げる表面処理を行なうようにしている。That is, in the method of manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity according to the first or second embodiment described above, after the cavity body 1 is formed, the inner surface of the cavity body 1 is roughly polished, and then the final polishing is performed. A surface treatment for finishing a mirror surface by mechanical polishing is performed with a polishing liquid (or a polishing material) 41 in which a ceramics-based polishing material is mixed and contained in pure water or a weakly acidic composition liquid.
【００９１】ここで、表面処理方法としては、具体的に
は、まずバレル研磨等により約１００μｍ程度機械的に
研磨した後、図４に示すように、例えばセラミックス系
研磨材として粒径が約２．５μｍのものを入れた研磨液
４１を、空胴本体１の内部に５０％程度注入させ、蓋４
２等により密封し、固定治具を回転治具の軸心回りに、
図示しない回転機構にて回転駆動して、空胴本体１の内
面を研磨する。Here, as the surface treatment method, specifically, after mechanically polishing the surface by about 100 μm by barrel polishing or the like, as shown in FIG. About 50% of the polishing liquid 41 containing 0.5 μm is injected into the interior of the cavity body 1, and the lid 4
Seal with 2 etc., fix the fixture around the axis of the rotating jig,
The inner surface of the cavity body 1 is polished by being rotationally driven by a rotation mechanism (not shown).
【００９２】回転速度は、研磨液４１が遠心力により空
胴本体１の内面にはりつき、空胴と共に回転しない適当
な摩擦が得られて円滑に研磨できる１００ｒｐｍ程度で
約４８時間程度研磨する。The rotation speed is such that the polishing liquid 41 adheres to the inner surface of the cavity main body 1 due to the centrifugal force, and an appropriate friction that does not rotate with the cavity is obtained, and the polishing can be performed smoothly at about 100 rpm for about 48 hours.
【００９３】次に、研磨材４１の粒径を約１．５μｍの
粒径とした細かくしたものと入替えて、上記と同様にし
て研磨する。Next, the abrasive material 41 is replaced with a fine particle having a particle diameter of about 1.5 μm, and polishing is performed in the same manner as described above.
【００９４】このように、粒径を段階的に細かくしてい
き、Ｎｂ等の微細な組織を持った材料においても鮮明な
研磨面が得られる。As described above, the grain size is gradually reduced, and a sharp polished surface can be obtained even with a material having a fine structure such as Nb.
【００９５】最終仕上げとして、研磨材４１の粒径を約
０．０５μｍのものに入れ替えて研磨することで、表面
粗さが０．５μｍ以下の鏡面状態が得られ、荷電粒子に
対する良好な加速性能を確保される表面状態が得られ
る。As a final finish, by changing the grain size of the abrasive material 41 to that of about 0.05 μm and polishing, a mirror surface state with a surface roughness of 0.5 μm or less is obtained, and good acceleration performance for charged particles A surface state that is secured is obtained.
【００９６】また、セラミックス系研磨材の成分として
は、Ａｌ2Ｏ3あるいはＳｉＯ2を用いる。Al 2 O 3 or SiO 2 is used as the component of the ceramic-based abrasive.
【００９７】以上のようにして製造された空胴本体１
を、前記図７に示すようにクライオスタット内に組み込
んで、超電導高周波加速空胴クライオシステムを製作す
る。Cavity body 1 manufactured as described above
Is assembled in a cryostat as shown in FIG. 7 to manufacture a superconducting high frequency accelerating cavity cryosystem.
【００９８】空胴本体１の内面の表面処理として、Ｎｂ
の場合、沸酸（ＨＦ）以外のほとんどの酸に対して化学
的に安定であることから、電解研磨あるいは化学研磨の
場合、沸酸（ＨＦ）を使用するため、作業環境、廃液処
理また作業管理面でも特別な措置が必要となる。As the surface treatment of the inner surface of the cavity body 1, Nb
In the case of, since it is chemically stable to most acids other than hydrofluoric acid (HF), hydrofluoric acid (HF) is used in electrolytic polishing or chemical polishing. Special management measures are also required.
【００９９】この点、本実施の形態の超電導高周波加速
空胴の製造方法においては、セラミックス系研磨材を含
有させた研磨液（研磨材）４１で、機械的研磨により鏡
面に仕上げることにより、電解研磨あるいは化学研磨処
理を行なったものと同等の効果が得られ、作業環境、廃
液処理また作業管理面等での煩雑な作業を簡略すること
ができる。In this respect, in the method for manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity of the present embodiment, the polishing liquid (polishing material) 41 containing the ceramic-based polishing material is used to finish the mirror surface by mechanical polishing, and The same effect as that obtained by polishing or chemical polishing treatment can be obtained, and complicated work such as work environment, waste liquid treatment, and work management can be simplified.
【０１００】上述したように、本実施の形態による超電
導高周波加速空胴の製造方法では、空胴本体１を形成し
た後に当該空洞本体１の内面を粗研磨し、しかる後に仕
上げ研磨として、沸酸（ＨＦ）を使用しないＡｌ2Ｏ3あ
るいはＳｉＯ2を成分とするセラミックス系研磨材を含
有させた研磨液（または研磨材）４１で機械的研磨によ
り鏡面に仕上げる表面処理を行なうようにしているの
で、機械的研磨で鏡面に仕上げることによって、電解研
磨あるいは化学研磨処理を行なったものと同等の効果が
得られるため、作業環境、廃液処理また作業管理面等で
の煩雑な作業を簡略することが可能となる。As described above, in the method of manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present embodiment, after the cavity body 1 is formed, the inner surface of the cavity body 1 is roughly ground, and then the final polishing is performed by using hydrofluoric acid. Since a polishing liquid (or polishing material) 41 containing a ceramic-based polishing material containing Al 2 O 3 or SiO 2 which does not use (HF) is mechanically polished to give a mirror-finished surface treatment, By mirror finishing by mechanical polishing, the same effect as that obtained by electrolytic polishing or chemical polishing treatment can be obtained, so complicated work such as work environment, waste liquid treatment and work management can be simplified. It will be possible.
【０１０１】（第４の実施の形態）図５は、本実施の形
態による超電導高周波加速空胴の製造方法を実現するた
めの超臨界流体洗浄装置の構成例を示す概要図であり、
図１乃至図４と同一要素には同一符号を付してその説明
を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。(Fourth Embodiment) FIG. 5 is a schematic diagram showing a structural example of a supercritical fluid cleaning apparatus for realizing the method for manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present embodiment.
The same elements as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Here, only different portions will be described.
【０１０２】図５において、超臨界流体洗浄装置５１
は、加圧ポンプ５２と、熱交換器５３と、フィルター５
４と、貯蔵タンク５５と、バルブ５６と、廃液用バルブ
５７と、洗浄槽５９と、これらの各要素を相互に接続す
る配管５８とから構成されている。In FIG. 5, a supercritical fluid cleaning device 51
Is a pressurizing pump 52, a heat exchanger 53, and a filter 5
4, a storage tank 55, a valve 56, a waste liquid valve 57, a cleaning tank 59, and a pipe 58 connecting these elements to each other.
【０１０３】貯蔵タンク５５は、洗浄流体（溶媒）とし
ての超臨界流体を貯蔵する。The storage tank 55 stores a supercritical fluid as a cleaning fluid (solvent).
【０１０４】ここで、超臨界流体としては、例えば水を
３７４℃以上、２２０気圧以上にすると、超臨界流体の
状態になり、液体と気体の両方の性質を持つことで、液
体の時の大きな分子のまま、気体のように活発に動くこ
とができるので、洗浄能力が高まる。Here, as the supercritical fluid, for example, when water is heated to 374 ° C. or higher and 220 atmospheric pressure or higher, it becomes a supercritical fluid state and has a property of both liquid and gas. Since the molecule can move actively like a gas, the cleaning ability is enhanced.
【０１０５】また、メタノールでは、２３９℃以上、７
９気圧以上で、超臨界流体になる。With methanol, 239 ° C. or higher, 7
It becomes a supercritical fluid above 9 atm.
【０１０６】以上のような超臨界流体を用いることがで
きる。The supercritical fluid as described above can be used.
【０１０７】加圧ポンプ５２は、バルブ５６を介して導
入される貯蔵タンク５５の洗浄流体を加圧する。The pressurizing pump 52 pressurizes the cleaning fluid in the storage tank 55 introduced through the valve 56.
【０１０８】熱交換器５３は、加圧ポンプ５２により加
圧された洗浄流体を加熱する。The heat exchanger 53 heats the cleaning fluid pressurized by the pressure pump 52.
【０１０９】フィルター５４は、熱交換器５３により加
熱された洗浄流体をフィルター処理してその清浄度を維
持する。The filter 54 filters the cleaning fluid heated by the heat exchanger 53 to maintain its cleanliness.
【０１１０】そして、フィルター５４によりフィルター
処理された洗浄流体を、バルブ５６を介して洗浄槽５９
へ供給するようにしている。Then, the cleaning fluid filtered by the filter 54 is supplied to the cleaning tank 59 via the valve 56.
I am trying to supply it to.
【０１１１】洗浄槽５９は、バルブ５６を介して供給さ
れる洗浄流体を用いて、前記表面処理を行なった後の空
胴本体１の内面に付着した汚染物質を洗浄する。The cleaning tank 59 uses the cleaning fluid supplied through the valve 56 to clean the contaminants attached to the inner surface of the cavity body 1 after the surface treatment.
【０１１２】そして、洗浄槽５９で洗浄に使用された後
の洗浄流体を、廃液用バルブ５７を介して外部へ排出す
るようにしている。Then, the cleaning fluid after being used for cleaning in the cleaning tank 59 is discharged to the outside through the waste liquid valve 57.
【０１１３】以上のようにして製造された空胴本体１
を、前記図７に示すようにクライオスタット内に組み込
んで、超電導高周波加速空胴クライオシステムを製作す
る。Cavity body 1 manufactured as described above
Is assembled in a cryostat as shown in FIG. 7 to manufacture a superconducting high frequency accelerating cavity cryosystem.
【０１１４】本実施の形態の超電導高周波加速空胴の製
造方法においては、表面処理を行なった後の空胴本体１
の内面に付着した汚染物質を、洗浄流体として超臨界流
体を用いて洗浄することにより、純水による高圧洗浄だ
けでは研磨材または研磨液４１が完全には除去されない
ものが、表面処理後の空胴本体１の内面に付着した汚染
物質を完全に除去することができるため、性能の劣化の
原因が排除されて、荷電粒子に対する良好な加速性能を
確保することができる。In the method of manufacturing the superconducting high frequency accelerating cavity of this embodiment, the cavity body 1 after the surface treatment is performed.
By cleaning the contaminants adhering to the inner surface of the surface using a supercritical fluid as a cleaning fluid, the polishing material or the polishing liquid 41 cannot be completely removed only by high pressure cleaning with pure water. Since the contaminants attached to the inner surface of the body 1 can be completely removed, the cause of performance deterioration can be eliminated and good acceleration performance for charged particles can be secured.
【０１１５】すなわち、純水をノズル等により圧力１０
０kgf/cm2の高圧で空胴本体１の内面に噴射させて洗浄
しても、水の分子は非常に大きいため、表面粗さが０．
５μｍ以下の表面状態の微細な隙間に侵入した研磨液を
完全に除去するのは困難であるのに対して、超臨界流体
は、微細な隙間においても入り込んで洗浄できる特長が
あることから、純水による高圧洗浄よりも空胴本体１の
内面に付着した不純物である研磨材４１を除去すること
ができる。That is, the pure water is pressurized to 10
Even if the inner surface of the cavity body 1 is sprayed at a high pressure of 0 kgf / cm 2 for cleaning, the water molecules are very large, and therefore the surface roughness is less than 0.
While it is difficult to completely remove the polishing liquid that has penetrated into the minute gaps with a surface state of 5 μm or less, the supercritical fluid has the feature that it can enter and wash even in the minute gaps. It is possible to remove the abrasive material 41 which is an impurity attached to the inner surface of the cavity body 1 as compared with the high pressure cleaning with water.
【０１１６】図６は、本実施の形態の製造方法で製造さ
れた空胴本体１における性能特性結果を示すＱ値特性図
である。FIG. 6 is a Q value characteristic diagram showing the performance characteristic results of the cavity body 1 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment.
【０１１７】図６において、縦軸は超電導加速空胴体の
代表的特性である無負荷Ｑ値で、理想的な空胴内面を持
つと仮定した場合の理論値を１００％とした幾つかの共
振モードの結果をプロットしたものである。In FIG. 6, the vertical axis represents the no-load Q value, which is a typical characteristic of a superconducting accelerating cavity, and some resonances are assumed to have a theoretical value of 100% assuming an ideal cavity inner surface. This is a plot of the mode results.
【０１１８】一般に、Ｑ値は、同じモード系列では共振
周波数が高いほど表面状態が敏感になり、理論値に対し
て低下する。In general, in the same mode series, the higher the resonance frequency, the more sensitive the surface state becomes, and the Q value is lower than the theoretical value.
【０１１９】この点、本実施の形態を適用することによ
り、２〜３％程度Ｑ値が向上して、効果がより一層顕著
になる。In this respect, by applying this embodiment, the Q value is improved by about 2 to 3% and the effect becomes more remarkable.
【０１２０】上述したように、本実施の形態による超電
導高周波加速空胴の製造方法では、表面処理を行なった
後の空胴本体１の内面に付着した汚染物質を、洗浄流体
として超臨界流体を用いて洗浄するようにしているの
で、純水による高圧洗浄だけでは研磨材または研磨液４
１が完全には除去されないものが、表面処理後の空胴本
体１の内面に付着した汚染物質を完全に除去することが
できるため、性能の劣化の原因が排除されて、荷電粒子
に対する良好な加速性能を確保して、品質的に安定した
ものを得ることが可能となる。As described above, in the method of manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present embodiment, the contaminant attached to the inner surface of the cavity body 1 after the surface treatment is used as the cleaning fluid and the supercritical fluid is used. Since it is used for cleaning, only high-pressure cleaning with pure water can be used as a polishing agent or polishing liquid.
Although 1 is not completely removed, contaminants adhering to the inner surface of the cavity body 1 after the surface treatment can be completely removed, so that the cause of performance deterioration is eliminated and good performance for charged particles is obtained. It is possible to secure acceleration performance and obtain stable quality.
【０１２１】（その他の実施の形態）
（ａ）前記第２の実施の形態では、接触部に対する拡散
接合を行なう場合に、各接触部間にインサート材３１と
して、Ｔｉ等の活性金属箔を挿入する場合について説明
したが、これに限らず、例えば、接触部に対する拡散接
合を行なう場合に、各接触部にＳｎ，Ｔｉ，Ａｌをコー
ティングしておき、その化合物（Ｎｂ3Ｓｎ，ＮｂＴｉ
３Ａｌ）を生成可能な熱処理を行なうようにしてもよ
い。(Other Embodiments) (a) In the second embodiment, an active metal foil such as Ti is inserted as an insert material 31 between the contact portions when diffusion bonding is performed on the contact portions. However, the present invention is not limited to this, and for example, when diffusion bonding is performed on the contact portions, each contact portion is coated with Sn, Ti, Al and the compound (Nb 3 Sn, NbTi) is used.
3Al) may be generated by heat treatment.
【０１２２】（ｂ）前記第３の実施の形態では、セラミ
ックス系研磨材の成分として、Ａｌ 2Ｏ3あるいはＳｉＯ
2を用いる場合について説明したが、これに限らず、例
えばＡｌ2Ｏ3＋３％ＴｉＯ2，ＺｒＳｉＯ4，ＴｉＯ2，
Ｃｒ2Ｏ3，ＺｒＯ2＋５ＣａＯ，ＺｒＯ2＋８Ｙ2Ｏ3等、
その他の成分を用いるようにしてもよい。(B) In the third embodiment, the ceramic
As a component of the x-based abrasive 2O3Or SiO
2Although the case of using
For example Al2O3+ 3% TiO2, ZrSiOFour, TiO2，
Cr2O3, ZrO2+ 5CaO, ZrO2+ 8Y2O3etc,
Other components may be used.
【０１２３】（ｃ）前記各実施の形態では、接触部に対
する面接合としては、拡散接合、またはろう付けにより
行なう場合について説明したが、これに限らず、その他
手法で面接合するようにしてもよい。(C) In each of the above-described embodiments, the case where the surface joining to the contact portion is performed by diffusion joining or brazing has been described, but the present invention is not limited to this, and the surface joining may be performed by another method. Good.
【０１２４】（ｄ）前記各実施の形態では、セル材は単
一材である場合について説明したが、これに限らず、セ
ル材が、例えばＮｂ以外の材料や、ＮｂとＣｕのクラッ
ド材、あるいはその他の組合せでも本発明の接合法を用
いることが可能であるし、前記各実施形態の場合と同様
の作用効果が得られるものである。(D) In each of the above embodiments, the case where the cell material is a single material has been described. However, the cell material is not limited to this, and the cell material is, for example, a material other than Nb or a clad material of Nb and Cu, Alternatively, the bonding method of the present invention can be used with other combinations, and the same effects as those of the above-described respective embodiments can be obtained.
【０１２５】特に、Ｎｂ／Ｃｕ等の異種金属の接合は、
電子ビーム溶接等の溶融溶接法では困難であるのに対
し、拡散接合法等は容易である。Particularly, when joining dissimilar metals such as Nb / Cu,
While fusion welding such as electron beam welding is difficult, diffusion welding is easy.
【０１２６】[0126]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導高
周波加速空胴の製造方法によれば、軸方向の両端に開口
を有する複数のセルを軸方向に配列して互いの開口どう
しを接触させ、当該接触部を面接合することにより一体
化して一つの空胴本体を形成するようにしているので、
複数のセル（半割セル）どうしの接合（接触）部分にお
けるクラック（溝）残留の可能性を排除することができ
るため、空胴本体の内周面全体に亘って一様な表面仕上
げとなり、荷電粒子に対する良好な加速性能を確保する
ことが可能となる。As described above, according to the method for manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity of the present invention, a plurality of cells having openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction and the openings are brought into contact with each other. Since the contact portions are surface-joined to be integrated to form one cavity body,
Since it is possible to eliminate the possibility of cracks (grooves) remaining in the joints (contacts) between multiple cells (half-divided cells), a uniform surface finish is achieved over the entire inner peripheral surface of the cavity body, It is possible to ensure good acceleration performance for charged particles.
【０１２７】また、従来の溶接方式のように接合箇所毎
に溶接していくのではなく、まとめて接合して組立てら
れるため、製作工程が簡易化されて、コストも低減する
ことが可能となる。[0127] Further, since the welding is not carried out at each joining point as in the conventional welding method, but they are joined together and assembled, so that the manufacturing process is simplified and the cost can be reduced. .
【０１２８】さらに、複数のセルを拡散接合で面接合す
る場合に、各接触部間にＴｉ等の活性金属箔をインサー
ト材として挿入して行なうようにしているので、接合
（接触）部分における接合（接触）の信頼性がより一層
向上し、また接合（接触）部分にＮｂＴｉが生成される
ため、超電導特性が向上するという二次的効果も得るこ
とが可能となる。Furthermore, when a plurality of cells are surface-bonded by diffusion bonding, an active metal foil such as Ti is inserted as an insert material between the contact portions, so that bonding at the bonding (contacting) portion is performed. Since the reliability of (contact) is further improved, and NbTi is generated in the bonded (contact) portion, it is possible to obtain a secondary effect of improving superconducting characteristics.
【０１２９】一方、、空胴内面の表面処理として、空胴
本体を形成した後に当該空洞本体の内面を粗研磨し、し
かる後に仕上げ研磨として、沸酸（ＨＦ）を使用しない
Ａｌ 2Ｏ3あるいはＳｉＯ2を成分とするセラミックス系
研磨材を含有させた研磨材または研磨液で機械的研磨に
より鏡面に仕上げる表面処理を行なうようにしているの
で、機械的研磨で鏡面に仕上げることによって、電解研
磨あるいは化学研磨処理を行なったものと同等の効果が
得られるため、沸酸（ＨＦ）を使用することに伴なう作
業環境、廃液処理また作業管理面等での煩雑な作業を簡
略することが可能となる。On the other hand, as a surface treatment for the inner surface of the cavity,
After forming the body, the inner surface of the cavity body is roughly ground,
After polishing, do not use hydrofluoric acid (HF) as final polishing
Al 2O3Or SiO2Ceramics containing
For mechanical polishing with abrasives containing abrasives or polishing liquids
I try to do a surface treatment that makes it more mirror-finished
By electropolishing by mechanically polishing to a mirror surface.
The same effect as the one that has been polished or chemically polished
Because it is obtained, the work that accompanies the use of hydrofluoric acid (HF)
Simplifies complicated work such as business environment, waste liquid treatment and work management
It becomes possible to omit.
【０１３０】また、表面処理を行なった後の空胴本体の
内面に付着した汚染物質を、洗浄流体として超臨界流体
を用いて洗浄するようにしているので、純水による高圧
洗浄だけでは研磨材または研磨液が完全には除去されな
いものが、表面処理後の空胴本体の内面に付着した汚染
物質を完全に除去することができるため、性能の劣化の
原因が排除されて、荷電粒子に対する良好な加速性能を
確保して、品質的に安定したものを得ることが可能とな
る。Further, since the contaminants adhering to the inner surface of the cavity body after the surface treatment are cleaned by using the supercritical fluid as the cleaning fluid, it is possible to clean the abrasive material only by the high pressure cleaning with pure water. Or, if the polishing liquid is not completely removed, the contaminants adhering to the inner surface of the cavity body after the surface treatment can be completely removed, so that the cause of the deterioration of performance is eliminated and it is good for the charged particles. It is possible to secure high acceleration performance and obtain stable quality.
【図１】本発明による超電導高周波加速空胴の製造方法
の第１の実施の形態を示す製造工程図。FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing a first embodiment of a method of manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present invention.
【図２】同第１の実施の形態の超電導高周波加速空胴の
製造方法における拡散接合処理前のカプセル組立状態を
示す概要図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a capsule assembly state before diffusion bonding processing in the method of manufacturing the superconducting high-frequency acceleration cavity according to the first embodiment.
【図３】本発明による超電導高周波加速空胴の製造方法
の第２の実施の形態を示す要部詳細図。FIG. 3 is a detailed view of essential parts showing a second embodiment of a method of manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present invention.
【図４】本発明による超電導高周波加速空胴の製造方法
の第３の実施の形態を示す概要図。FIG. 4 is a schematic view showing a third embodiment of a method for manufacturing a superconducting high frequency acceleration cavity according to the present invention.
【図５】本発明による超電導高周波加速空胴の製造方法
の第４の実施の形態を示す概要図。FIG. 5 is a schematic view showing a fourth embodiment of a method for manufacturing a superconducting high frequency acceleration cavity according to the present invention.
【図６】同第５の実施の形態の超電導高周波加速空胴の
製造方法で製造された空胴本体におけるＱ値特性図。FIG. 6 is a Q value characteristic diagram of a cavity body manufactured by the method for manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to the fifth embodiment.
【図７】超電導高周波加速空胴が組込まれた超電導高周
波加速空胴クライオシステムの全体構成構成例を示す断
面模式図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the overall configuration of a superconducting high frequency acceleration cavity cryosystem incorporating a superconducting high frequency acceleration cavity.
【図８】従来の超電導高周波加速空胴の製造方法の一例
を示す製造工程図。FIG. 8 is a manufacturing process chart showing an example of a manufacturing method of a conventional superconducting high-frequency acceleration cavity.
１…空胴本体 １１…半割セル １２…ビームポート ２０…カプセル ２１…脱気パイプ ３１…インサート材 ４１…研磨液（または研磨材） ４２…蓋 ５１…超臨界流体洗浄装置 ５２…加圧ポンプ ５３…熱交換器 ５４…フィルター ５５…貯蔵タンク ５６…バルブ ５７…廃液用バルブ ５８…配管 ５９…洗浄槽。 1 ... Cavity body 11 ... Half cell 12 ... Beam port 20 ... Capsules 21 ... Degassing pipe 31 ... Insert material 41 ... Polishing liquid (or polishing material) 42 ... Lid 51 ... Supercritical fluid cleaning device 52 ... Pressurizing pump 53 ... Heat exchanger 54 ... Filter 55 ... Storage tank 56 ... Valve 57 ... Waste liquid valve 58 ... Piping 59 ... Cleaning tank.
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 20/00 Ｂ２３Ｋ 20/00 ３１０Ｍ Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B23K 20/00 B23K 20/00 310M
Claims (8)
本体の両端に取付けられたフランジとから構成され、前
記空胴本体の空胴内に高周波電力を入力して電界を発生
させ、当該電界により荷電粒子を加速させる超電導高周
波加速空胴の製造方法において、 軸方向の両端に開口を有する複数のセルを軸方向に配列
して互いの開口どうしを接触させ、当該接触部を面接合
することにより一体化して前記一つの空胴本体を形成す
るようにしたことを特徴とする超電導高周波加速空胴の
製造方法。1. A cavity body made of a superconducting material and flanges attached to both ends of the cavity body, wherein high frequency power is input into the cavity of the cavity body to generate an electric field. In a method of manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity in which charged particles are accelerated by the electric field, a plurality of cells having openings at both ends in the axial direction are arranged in the axial direction to bring the openings into contact with each other, and the contact portion is surface-bonded. A method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity, characterized in that the above-mentioned one cavity body is integrally formed by the above.
空胴の製造方法において、前記接触部に対する面接合と
しては、真空または雰囲気中で加熱・加圧する拡散接合
により行なうようにしたことを特徴とする超電導高周波
加速空胴の製造方法。2. The method for manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity according to claim 1, wherein the surface bonding to the contact portion is performed by diffusion bonding by heating / pressurizing in a vacuum or an atmosphere. And a method for manufacturing a superconducting high frequency acceleration cavity.
空胴の製造方法において、 前記接触部に対する拡散接合としては、各接触部間にＴ
ｉ等の活性金属箔をインサート材として挿入して行なう
ようにしたことを特徴とする超電導高周波加速空胴の製
造方法。3. The method for manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity according to claim 2, wherein the diffusion bonding to the contact portion is performed by applying T between the contact portions.
A method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity, characterized in that an active metal foil such as i is inserted as an insert material.
空胴の製造方法において、前記接触部に対する面接合と
しては、真空または雰囲気中で母材よりも融点の低いろ
う材を用いたろう付け接合により行なうようにしたこと
を特徴とする超電導高周波加速空胴の製造方法。4. The method for manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to claim 1, wherein the surface joining to the contact portion is a brazing using a brazing material having a melting point lower than that of a base material in a vacuum or an atmosphere. A method for manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity, characterized in that
空胴の製造方法において、 前記接触部に対する拡散接合としては、高温・高圧中で
加熱・加圧する熱間等方加圧法による拡散接合により行
なうようにしたことを特徴とする超電導高周波加速空胴
の製造方法。5. The method for manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to claim 2, wherein the diffusion bonding to the contact portion is performed by a hot isostatic pressing method of heating / pressurizing at high temperature / high pressure. A method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity characterized by being performed.
項に記載の超電導高周波加速空胴の製造方法において、 前記空胴本体を形成した後に当該空洞本体の内面を粗研
磨し、 しかる後に、仕上げ研磨としてセラミックス系研磨材を
含有させた研磨材または研磨液で機械的研磨により鏡面
に仕上げる表面処理を行なうようにしたことを特徴とす
る超電導高周波加速空胴の製造方法。6. The method according to any one of claims 1 to 5.
In the method for manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to the item 1, after the cavity body is formed, the inner surface of the cavity body is roughly polished, and then a polishing agent or a polishing agent containing a ceramics-based polishing agent as final polishing. A method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity, characterized in that a surface treatment for finishing a mirror surface by liquid mechanical polishing is performed.
空胴の製造方法において、前記セラミックス系研磨材の
成分としては、Ａｌ2Ｏ3あるいはＳｉＯ2を用いるよう
にしたことを特徴とする超電導高周波加速空胴の製造方
法。7. The superconducting high frequency accelerating cavity manufacturing method according to claim 6, wherein Al 2 O 3 or SiO 2 is used as a component of the ceramic-based abrasive. High frequency acceleration cavity manufacturing method.
電導高周波加速空胴の製造方法において、前記表面処理
を行なった後の空胴本体の内面に付着した汚染物質を、
洗浄流体として超臨界流体を用いて洗浄するようにした
ことを特徴とする超電導高周波加速空胴の製造方法。8. The method of manufacturing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to claim 6 or 7, wherein contaminants attached to the inner surface of the cavity body after the surface treatment are added,
A method of manufacturing a superconducting high frequency accelerating cavity, characterized in that a supercritical fluid is used as a cleaning fluid for cleaning.
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