[发明专利]一种高频电聚焦离子加速装置的机械结构及其装配方法

说明书

本发明涉及一种高频电聚焦离子加速装置的机械结构及其装配方法，机械结构包括构成高频腔体的左右两块水平单翼、上下两块垂直单翼和前后两块端盖；腔体中心轴线上交替设置漂移管组件和射频四极场段；漂移管组件中漂移管支撑杆通过第一紧固部件紧固在单翼上。本发明中漂移管组件两端拉紧定位，同时在装配过程中利用紧固部件的松紧功能，略微放松漂移管组件与单翼之间的配合间隙，消除了腔体结构中漂移管组件的过定位，降低了腔体的装配难度，保证了漂移管和单翼的结构稳定和准直调节。整腔装配完成后内部漂移管同轴度好于±0.10mm，经过冷测漂移管段各间隙的场平整度好于1.3%，射频四极场段各象限的场对称度好于3%，与理论值吻合较好。

技术领域

本发明涉及核能技术中离子加速装置机械结构领域，尤其涉及一种高频电聚焦离子加速装置的机械结构及其装配方法。

背景技术

高频电聚焦离子加速装置是一种用于强流低能离子束流加速的装置，这种结构将加速功能与横纵向聚焦功能结合在同一个高频腔体内，结构紧凑，腔体分路阻抗高，高频功耗小，加速梯度高，具有良好的应用前景。

目前，高频电聚焦离子加速装置是将CH型漂移管结构与四翼型射频四极结构混合在同一腔体内，比如申请号201320375926.X的专利文献公开了一种高频电聚焦高梯度离子加速装置，其具体包括漂移管加速部分和高频电四极透镜部分；漂移管加速部分主要用于离子束流的加速，高频电四极透镜部分主要用于束流的横纵向聚焦。漂移管部分和高频电四极透镜部分工作在同一个频率，安装在同一个高频腔体中。它的有益效果是在强流离子束流的加速中，由于结构更加紧凑，使得束流品质更加优良；本结构将加速功能，横纵向聚焦功能结合在同一个高频结构中，腔体分路阻抗高，高频功耗大大的降低;利用零相位进行加速，加速效率更高，可以有效的降低腔体的长度，提高有效加速梯度。

但是，由于上述离子加速装置重在阐述这种加速装置的高频结构，而没有对其机械结构进行详细阐述。此外，也没有公开如何保证机械结构的加工精度、装配精度。比如，在腔体的机械设计及制造就存在以下难点：

1、整腔装配精度要求高，对零件的制造公差控制要求严格。

2、漂移管交叉分布，两端定位，结构复杂，装配困难。

3、腔体结构存在过定位。任意一块单翼在其高度方向上同时被同方向的漂移管支撑杆和垂直方向的两块单翼约束。

4、装配完成后腔体内部漂移管和极头块的结构稳定和准直调节。

可见，现有技术中高频电聚焦离子加速装置的机械结构由于存在以上难点，很难满足相应的精度要求，甚至容易造成腔体装配失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高频电聚焦离子加速装置的机械结构，以满足高频电聚焦离子加速装置的高精度机械加工与装配要求，避免因高频结构复杂造成腔体制造失败情况的发生。

为解决上述问题，本发明所述的一种高频电聚焦离子加速装置的机械结构，该机械结构包括构成高频腔体的左右两块水平单翼、上下两块垂直单翼和前后两块端盖；所述高频腔体的中心轴线上交替设置有漂移管组件和射频四极场段；所述射频四极场段中四个极头块分别设在四块单翼上；所述漂移管组件中漂移管两边的漂移管支撑杆通过第一紧固部件紧固在两块相对布置的单翼上，所述第一紧固部件的安装操作面为单翼的外腔壁面。

在上述机械结构中，优选的，所述漂移管组件中漂移管与漂移管支撑杆之间通过过盈配合方式和冷装工艺实现连接。

在上述机械结构中，优选的，所述第一紧固部件为螺栓；所述漂移管支撑杆以轴孔配合方式设于单翼结构中，且端部具有与所述螺栓配合使用的螺纹孔；所述螺栓从单翼的外腔壁面旋入并紧固。

在上述机械结构中，优选的，所述单翼的外腔壁面设有凹槽，该凹槽底部设置供所述螺栓旋入的安装孔。