[发明专利]一种基于固体传导冷却的无液氦射频超导加速模组

权利要求书

1.一种基于固体传导冷却的无液氦射频超导加速模组，其特征在于，包括：

超导腔（1），被配置成给带电粒子束提供能量；

低温单元（2），被配置成向所述超导腔（1）提供所需的低温环境；

真空单元（3），与所述超导腔（1）连接，所述真空单元（3）被配置成向所述超导腔（1）提供运行所需的腔体真空环境与夹层真空环境；

耦合器（4），与所述超导腔（1）的耦合口连接，所述耦合器（4）被配置成向所述超导腔（1）馈入射频功率；

所述低温单元（2）包括：

冷屏（2-1），罩设在所述超导腔（1）的外部，所述冷屏（2-1）被配制成降低所述超导腔（1）的静态热损；

磁屏蔽层，布置在所述冷屏（2-1）和超导腔（1）之间的空间内，所述磁屏蔽层被配制成屏蔽地球环境磁场，减小所述超导腔（1）的磁通俘获；

导冷块（2-2），多组所述导冷块（2-2）布置在所述超导腔（1）的发热区域，且所述导冷块（2-2）的内表面与所述超导腔（1）的外表面贴合；

二级冷板（2-3），设置在所述导冷块（2-2）的上方，且所述二级冷板（2-3）的一侧通过柔性冷链（2-4）分别与三组所述导冷块（2-2）连接；

制冷机（2-5），至少一台所述制冷机（2-5）设置在所述二级冷板（2-3）的上方，且所述制冷机（2-5）的二级冷头（2-6）通过柔性冷链（2-4）与所述二级冷板（2-3）的另一侧连接。

2.根据权利要求1所述的无液氦射频超导加速模组，其特征在于，所述导冷块（2-2）为对半抱箍形式，所述导冷块（2-2）的对半抱箍均通过螺钉螺母紧固相连；

同时，在所述导冷块（2-2）与超导腔（1）的接触界面上以及对半抱箍连接处均布置有铟片；

并且，所用螺钉为316L不锈钢螺钉，所用螺母为硅青铜螺母；所述螺钉螺母的紧固力矩为115N.m，确保紧固连接处的热阻低于1×10^-4Km²/W。

3.根据权利要求1所述的无液氦射频超导加速模组，其特征在于，在所述超导腔（1）的发热区域外表面、导冷块（2-2）、二级冷板（2-3）和二级冷头（2-6）上均布置有温度传感器，用于监控所述超导腔（1）的温度变化；

同时，在所述二级冷头（2-6）上布置有高精度加热器，用于配合温控仪和温度传感器，实现在30-15K之间降温速率平稳且在1min/K-5min/K之间连续可调的条件，且确保所述超导腔（1）在轴线方向的温度梯度≤0.025K/cm；

在所述超导腔（1）的外表面布置有磁通门探头，所述磁通门探头需能够准确测量≤10mGs的磁场强度，用以剩磁测量及监测。

4.根据权利要求3所述的无液氦射频超导加速模组，其特征在于，所述真空单元（3）包括：

真空罩（3-1），罩设在所述冷屏（2-1）的外部，所述真空罩（3-1）被配置成在所述真空罩（3-1）与所述超导腔（1）之间形成用于降低静态热损的夹层真空环境；

真空管路（3-2），两组所述真空管路（3-2）的一端通过真空角阀（3-3）分别与所述超导腔（1）的两束流管道连接，两组所述真空管路（3-2）的另一端穿出所述真空罩（3-1）后与真空泵组连接，以在所述超导腔（1）和真空管路（3-2）所组成的超导腔-管道系统内形成用于带电粒子加速的腔体真空环境。

5.根据权利要求4所述的无液氦射频超导加速模组，其特征在于，所述腔体真空环境要求常温下的漏率≤5e-10mbarL/S，所述腔体真空环境要求常温下真空度≤5e-5Pa；

所述夹层真空环境要求常温下漏率≤5e-8mbarL/S，所述夹层真空环境要求常温下真空度≤5e-3Pa。