[发明专利]一种可拆解的嵌套式复合超导腔

说明书

本发明涉及一种可拆解的嵌套式复合超导腔，其包括：超导内腔，至少设置一个，所述超导内腔的整体置于真空环境内；第一非超导外壳，其一端设置有第一连接密封法兰，该第一连接密封法兰的内侧设置有第一半圆形凹槽；第二非超导外壳，其一端设置有第二连接密封法兰，该第二连接密封法兰的内侧设置有第二半圆形凹槽；所述第一连接密封法兰与所述第二连接密封法兰配合安装后，所述第一半圆形凹槽与所述第二半圆形凹槽配合形成密封的容置腔，且该容置腔内为用于容置所述超导内腔的所述真空环境，且所述超导内腔的外壁与所述容置腔的内壁接触。本发明超导腔加工、处理难度大大降低，维护成本也大大降低。本发明可以在射频超导技术领域中应用。

技术领域

本发明涉及一种射频超导技术领域，特别是关于一种可拆解的嵌套式复合超导腔。

背景技术

射频超导腔是电磁谐振腔的一种，其与常导谐振腔相比具有品质因子高、加速梯度高等优势，是粒子加速器的核心部件，然而其所用的超导材料，如金属铌，价格昂贵且难加工。而且，超导材料热导率普遍较低，且会随着纯度降低而更低。同时，超导腔测试、运行时其内部须抽真空，而其外部有时需置于大气压中，腔体会承受很高的大气压差，为达到所需机械强度，需要使用较厚的材料，且不能选取纯度高、热导率高但机械强度较低的材料，使得现有的超导腔普遍导热较差，运行稳定性不好。为解决此问题，一些复合腔，如压制铜铌复合板后成型的铜铌复合腔被制作出，其内部使用较薄的超导层加上外部热导率高的铜层，以提高整腔的导热效果。但是此种复合腔加工复杂，且因为外壁铜的熔点比铌低约1000℃，导致内部的铌层无法进行高温退火等热处理，限制了此种复合超导腔性能的进一步提升。且此种复合腔造价较纯铌腔更加昂贵。

另外，谐振腔运行时，其内部电磁场并不是空间均匀分布的，其内表面电流也仅在谐振腔的固定位置有较高值，故其并不需要所有位置都使用射频表面电阻极低的超导材料。而且，一般的超导腔在加工时都会将束流管也焊接上去，成型后在束流管侧再加密封装置，所需装置的密封圈同样需要超导材料，一般仅能采用昂贵且难处理的金属铟丝密封。而如前所述，束流管处大部分区域并无射频场感应的表面电流，所以使用超导材料并不是必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可拆解的嵌套式复合超导腔，其超导腔加工、处理难度大大降低，维护成本也大大降低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可拆解的嵌套式复合超导腔，其包括：超导内腔，至少设置一个，所述超导内腔的整体置于真空环境内；第一非超导外壳，其一端设置有第一连接密封法兰，该第一连接密封法兰的内侧设置有第一半圆形凹槽；第二非超导外壳，其一端设置有第二连接密封法兰，该第二连接密封法兰的内侧设置有第二半圆形凹槽；所述第一连接密封法兰与所述第二连接密封法兰配合安装后，所述第一半圆形凹槽与所述第二半圆形凹槽配合形成密封的容置腔，且该容置腔内为用于容置所述超导内腔的所述真空环境，且所述超导内腔的外壁与所述容置腔的内壁接触。

进一步，至少所述超导内腔的内壁面采用镀铌、铌三锡或硼化镁制成，或所述超导内腔的整体采用纯度高的金属铌制成。

进一步，所述第一连接密封法兰与所述第二连接密封法兰之间采用螺丝固定连接。

进一步，所述第一非超导外壳和所述第二非超导外壳都采用非超导材料制成。

进一步，所述第一非超导外壳和所述第二非超导外壳都采用热导率较高的金属铜、铝合金或高性能陶瓷材料制成。

进一步，所述第一非超导外壳和所述第二非超导外壳的另一端都设置有束流管及常规谐振腔部件。

进一步，在所述第一非超导外壳和所述第二非超导外壳的所述束流管的端部都设置有连接法兰，通过所述连接法兰与外部的制冷机冷头或冷却液传输管道连接，对所述第一非超导外壳和所述第二非超导外壳进行冷却，进而对所述容置腔及其内的所述超导内腔进行传导冷却。

进一步，所述嵌套式复合超导腔还包括至少一个双头外壳；