[实用新型]低纯铌-高纯铌混合制备超导腔

说明书

本实用新型涉及一种低纯铌‑高纯铌混合制备超导腔，该低纯铌‑高纯铌混合制备超导腔包括：超导腔的几何结构确定后，腔体发热最严重的区域在强磁场区，此区域采用高纯铌板材或棒材，而在其他区域采用低纯铌板材或棒材。本实用新型通过低纯铌和高纯铌来混合制备超导腔，根据超导腔的高频电磁场分布，在不同的位置上采用不同纯度的铌材来制备，从而降低整个工程的造价，还可以提高超导腔的机械强度。

技术领域

本实用新型涉及一种低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，属于粒子加速器加工制造领域。

背景技术

射频谐振腔是高能粒子加速器的关键部件，利用高功率微波(射频)在谐振腔中建立的高强度电磁场，可以对带电粒子进行加速或偏转。与由无氧铜制作而成的常温谐振腔相比，利用超导材料加工而成的，工作在2K或者4.2K下的射频超导腔具有更高的品质因数，可以在同样的距离内使粒子获得更大的增能。射频超导谐振腔通常由高纯铌(剩余电阻率RRR300，RRR为300K下的电阻与4.2K下电阻的比值)通过一系列的冲压成型、机械加工、表面处理、频率控制、焊接、焊缝打磨来制备。高纯铌价格昂贵，约4500元/公斤，同时其机械强度低，在常温下的屈服强度大约只有50MPa。而低纯铌(RRR～30)价格便宜，约2000元/公斤，且其机械强度好，常温下最大能达到125MPa。在当前超导腔的加工中，所有与高频面接触的地方都是用高纯铌加工焊接而成，只有在与高频面没有接触的加强筋的加工中采用了低纯铌，这种加工方案，成本高，且腔体机械性能差。而在实际的工程运行中，并不追求单腔性能的极限，而是更看重整个系统的机械稳定性。如何改善现有射频超导谐振腔的机械强度且降低工程造价是一个亟需解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，本实用新型通过低纯铌和高纯铌来混合制备超导腔，根据超导腔的高频电磁场分布，在不同的位置上采用不同纯度的铌材来制备，从而降低整个工程的造价，且提升腔体的机械稳定性。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，包括：

所述的低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，优选地，所述超导腔的几何结构确定后，通过有限元分析得到所述超导腔内的高频电磁场分布，在运行的过程中，腔体发热最严重的区域在强磁场区，此区域采用高纯铌板材或棒材，而在其他区域采用低纯铌板材或棒材。

所述的低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，所述超导腔包括：

外导体，其为中空结构，所述外导体的第一端固定在底板上，在靠近所述外导体的第一端处开设有沿其轴向对称设置的两槽孔，所述槽孔内装配有鼻锥，所述鼻锥上装配有束流管道；

内导体，其亦为中空结构，设置于所述外导体的空腔中，所述内导体的第一端装配有漂移管，所述漂移管与所述束流管道位于同一中心轴线上。

所述的低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，优选地，所述超导腔为四分之一波长腔，所述内导体为高纯铌腔体。

所述的低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，优选地，所述外导体为低纯铌腔体，所述鼻锥为低纯铌鼻锥，所述束流管道为低纯铌束流管道，所述漂移管为低纯铌漂移管。

所述的低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，优选地，所述外导体和所述内导体的第二端装配有端盖，二者通过所述端盖连接，所述端盖上设置有清洗口，用于对所述外导体和所述内导体进行清洗，所述端盖为高纯铌端盖，所述清洗口为高纯铌清洗口。

所述的低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，优选地，所述底板上设置有功率耦合口，所述外导体上设置有信号提取端口，用于收集所述外导体和所述内导体内的信号，所述功率耦合口为低纯铌耦合口，所述信号提取端口为低纯铌端口。

所述的低纯铌-高纯铌混合制备超导腔，优选地，所述底板上设置有加强筋，用于提高所述底板的机械强度，所述底板为低纯铌底板，所述加强筋为低纯铌加强筋。