[发明专利]一种陶瓷窗可拆卸型高功率输入耦合器

说明书

本发明公开了一种陶瓷窗可拆卸型高功率输入耦合器。所述高功率输入耦合器的一端与功率源相连，输入微波功率，另一端与超导腔体或常温腔体法兰相连，为腔体提供电磁场；所述高功率输入耦合器包括可拆卸式陶瓷窗和真空钎焊陶瓷窗。所述可拆卸型陶瓷结构使两个窗体可以单独清洗，避免了两个窗体之间真空空间清洗不干净的缺点，同时拆卸陶瓷窗不用与同轴线内外导体焊接，不但降低了双窗焊接难度，而且节省了焊接费用。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷窗可拆卸型高功率输入耦合器，属于粒子加速器领域。

背景技术

高功率输入耦合器是一种微波器件，是射频超导系统关键设备之一，其主要功能是为超导腔体提供微波电磁场，同时实现功率源阻抗与腔-束流系统阻抗匹配的功能(图1)。由于超导腔体内部为高真空状态及其工作温度为2K或4.2K的液氦环境，高功率输入耦合器起到室温到液氦温区的低漏热过渡连接和通过陶瓷窗隔绝真空等多重功能。然而陶瓷的韧性差，在高功率输入耦合器运行过程中极易损坏，一旦陶瓷窗破裂，将会导致整个粒子加速器无法运行，需要花费很大的人力和物力去修复，因此，研究性能可靠的新型结构高功率输入耦合器是有必要的。

目前高功率输入耦合器陶瓷窗的结构为单窗或者双窗，相对单窗结构，双窗结构可以增加高功率输入耦合器的真空安全系数。在双窗结构中，其中一只窗体工作环境为液氮环境，另外一个窗体的工作环境为室温，该结构称为冷热双窗结构，在安装时冷窗在百级洁净间与超导腔体进行装配，而热窗一般在临时搭建的千级或者万级洁净间进行装配，这样的双窗结构及装配方式会造成冷窗和热窗的二次污染且增加装配难度。而两只窗体的工作环境均为室温，称为双热窗结构，该结构中双窗之间的空间难以清洗，致使该结构高功率输入耦合器在运行时经常出现打火，降低高功率输入耦合器的性能。上述的高功率输入耦合器窗体均为通过真空钎焊使陶瓷窗与同轴线的内外导体焊接，无法进行窗体与同轴线内外导体分离，导致窗体破裂后更换成本高。目前陶瓷窗主要采用Al₂O₃陶瓷，其导热性能差，使窗体在运行时温度过高，也是窗体破裂的主要原因。因此，有必要增加Al₂O₃陶瓷的导热性能，即陶瓷掺杂导热系数大的材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷窗可拆卸型高功率输入耦合器，具有易清洗、成本低、焊接难度小、真空安全系数高等优点。

本发明所提供的陶瓷窗可拆卸型高功率输入耦合器，其一端与功率源相连，输入微波功率，另一端与超导腔体或常温腔体法兰相连，为腔体提供电磁场；其特征在于：

包括可拆卸式陶瓷窗和真空钎焊陶瓷窗；

所述可拆卸式陶瓷窗与所述真空钎焊陶瓷窗之间形成真空空间，所述真空空间上设有真空抽口和真空计安装口。

上述的高功率输入耦合器中，所述可拆卸式陶瓷窗设于近所述功率源端；

所述可拆卸式陶瓷窗的外缘通过第一法兰和第二法兰形成的第一凹槽固定，内缘通过功率源端内导体与焊接陶瓷窗内导体之间形成的第二凹槽固定。

优选地，所述第一凹槽的一端面上设有第一密封槽，所述第一密封槽内设有第一氟胶圈，在所述第一法兰和所述第二法兰在螺栓力的作用下挤压所述第一氟胶圈，从而使第一氟胶圈密封真空，所述第一法兰和所述第二法兰的材质为无氧铜。

优选地，所述第一法兰与所述第二法兰通过不锈钢螺栓固定。

上述的高功率输入耦合器中，所述功率源端内导体与所述焊接陶瓷窗内导体通过中空螺栓连接；

所述中空螺栓的中间孔内通入一根冷却空气管道，为耦合器内导体提供冷却通道。

优选地，所述第二凹槽的一端面上设有第二密封槽，所述第二密封槽内设有第二氟胶圈，所述功率源端内导体和所述焊接陶瓷窗体内导体在螺栓力的作用下挤压第二氟胶圈，从而使第二氟胶圈密封真空；

所述中空螺栓优选为镀银螺栓；