[发明专利]加速腔用输入耦合器以及加速器

说明书

加速腔用输入耦合器(1)具备：圆筒状的外导体(2)；与外导体(2)同轴地配置且在内部流通热介质的圆筒状的内导体(3)；在外导体(2)的内表面与内导体(3)的外表面之间设置的板部(4)；从外导体(2)侧将板部(4)冷却到水的凝固点以下的冷却部(9)；以及设置在内导体(3)与板部(4)的连接部分且热传导率比内导体(3)的热传导率低的隔热部(8)，板部(4)经由隔热部(8)而与内导体(3)连接。

技术领域

本发明涉及加速腔用输入耦合器以及加速器。

背景技术

在超导加速器系统中，将带电粒子束导入到加速腔内，高频的电磁波经由输入耦合器而导入。腔内的带电粒子由在腔内产生的高频电场加速。输入耦合器将由高频产生器(例如速调管)产生且由导波管传输的高频向腔内导入。

输入耦合器存在同轴型耦合器和方形导波管型耦合器这两种。在下述的专利文献1中记载有在输入耦合器(Input coupler)中具有从中空的方形部的开口端向圆筒状的凸缘部连续而将两者一体地连结的中空的连结部。由此，在专利文献1所记载的发明中，输入耦合器的凸缘部与导波管的凸缘部这两者均为圆形，因此，相对于由两凸缘部夹着的密封构件均匀地施加载荷，密封性提高。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3073421号公报

发明内容

发明要解决的课题

输入耦合器在一端侧与导波管连接，在另一端侧与加速腔连接。加速腔主要为铌制，在运转时被维持为真空，并且，由例如液体氦冷却至约4K而成为超导状态。此时，与加速腔连接的输入耦合器的一部分也被冷却至极低温度。

同轴型的输入耦合器的外导体与内导体配置在同轴上，且在表面上传输高频。由速调管产生的高频在大气压下在导波管中传播，到达输入耦合器。输入耦合器的另一端侧与超高真空的加速腔连接，因此，在输入耦合器的内部设置有陶瓷制的板状构件即窗，以进行真空密封以及高频透过。

该陶瓷制的窗即便在输入耦合器内部仅设置一片也能够进行真空密封，但如图5以及图6所示，也具有在输入耦合器51内部沿轴向设置有两片窗52、53而输入耦合器51具有双重窗结构的情况。需要说明的是，在输入耦合器51中，窗52、53设置在外导体54与内导体55之间。在内导体55的内部设置有流通管56，热介质在流通管56的内部流动。热介质通过流通管56的开口部57而在内导体55的内周面与流通管56的外周面之间的空间流动，将内导体55冷却。需要说明的是，在内导体55与窗52、53的连接部分处设置有加强构件58。在流通管56流动的热介质经由形成于加强构件58的贯通孔59而在加强构件58与内导体55之间的空间出入。需要说明的是，若强度足够，则也可以不设置加强构件58。

通过设为双重窗结构，能够防止组装时灰尘向加速腔侧的混入和使用时因窗的破损而引起的真空破坏。在双重窗结构的输入耦合器51中，接近加速腔这一侧的窗52被冷却至低温(例如约80K)(以下称为“低温窗52”。)，速调管侧的窗53被保持为常温(以下称为“高温窗53”。)。在输入耦合器51内部，低温窗52至加速腔侧的空间以及低温窗52与高温窗53之间的空间被维持为真空，高温窗53至速调管侧的空间成为大气压。

如上所述，加速腔在运转时需要成为极低温度，因此，为了将从输入耦合器51向加速腔侧传递的热切断，需要对输入耦合器51实施热负荷对策。在仅设置一片陶瓷制的窗的情况下，水在输入耦合器的内导体内部流动，能够通过水冷将由内导体产生的热冷却。但是，在双重窗结构的输入耦合器51中，低温窗52由液体氮等维持为约80K的极低温度，因此，当将在内导体55内部流动的热介质设为水时，水可能在比低温窗52靠加速腔侧的内导体55内部凝固。其结果是，由内导体55产生的热未被冷却，经由低温窗52向外导体54侧传递而产生热损失。