JPH0711997B2

JPH0711997B2 - Superconducting high frequency acceleration cavity

Info

Publication number: JPH0711997B2
Application number: JP7511287A
Authority: JP
Inventors: 武男川口; 隆佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPS63241899A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ビームラインを通る荷電粒子を加速する超
電導高周波加速空洞に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a superconducting high frequency accelerating cavity for accelerating charged particles passing through a beam line.

[Conventional technology]

第４図は例えば特願昭61-94663号に示された従来の超電
導高周波加速空洞を示す断面図であり、外壁を形成する
ハウジング（１）内には電極となるドリフトチューブ
（２）が設けられている。ドリフトチューブ（２）はハ
ウジング（１）との間は切頭円錐状をした中心支柱
（３）により機械的および電気的に結合されている。ハ
ウジング（１）に上部には液溜め（４）が設けられ、こ
の液溜め（４）には冷媒として液体ヘリウム（５）が溜
められている。ハウジング（１）の下部にはポート
（６）が設けられている。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional superconducting high-frequency acceleration cavity shown in, for example, Japanese Patent Application No. 61-94663, in which a drift tube (2) serving as an electrode is provided in a housing (1) forming an outer wall. Has been. The drift tube (2) is mechanically and electrically connected to the housing (1) by a central column (3) having a truncated cone shape. A liquid reservoir (4) is provided in the upper part of the housing (1), and liquid helium (5) is stored in the liquid reservoir (4) as a refrigerant. A port (6) is provided at the bottom of the housing (1).

第５図は第４図の要部拡大図であり、ハウジング（１）
は、外側の銅層（７）と内側のニオビウム層（８）とを
圧着して構成されている。液溜め（４）は、銅層（９）
とニオビウム層（10）とを圧着して構成されている。ハ
ウジング（１）のニオビウム層（８）と液溜め（４）の
ニオビウム層（10）及び中心支柱（３）とは電子ビーム
溶接による溶接線（11），（12）で電気的におよび熱的
に接続されている。液溜め（４）の銅層（９）とハウジ
ング（１）の銅層（７）とにはボルト穴（13），（14）
がそれぞれ形成されており、このボルト穴（13），（1
4）にボルト（15）が貫通して、ハウジング（１）と液
溜め（４）とは結合している。FIG. 5 is an enlarged view of an essential part of FIG. 4, showing the housing (1).
Is formed by pressure-bonding an outer copper layer (7) and an inner niobium layer (8). The liquid reservoir (4) is a copper layer (9)
And the niobium layer (10) are pressure-bonded to each other. The niobium layer (8) of the housing (1), the niobium layer (10) of the liquid reservoir (4), and the center column (3) are electrically and thermally connected by welding lines (11) and (12) by electron beam welding. It is connected to the. Bolt holes (13), (14) are formed in the copper layer (9) of the liquid reservoir (4) and the copper layer (7) of the housing (1).
Are formed respectively, and these bolt holes (13), (1
A bolt (15) penetrates through 4) to connect the housing (1) and the liquid reservoir (4).

上記のように構成された超電導高周波加速空洞において
は、ハウジング（１）、中心支柱（３）、ドリフトチュ
ーブ（２）およびポート（６）により形成された共振空
間（18）に高周波電力を与え共振させ、ドリフトチュー
ブ（２）およびドリフトチューブ（２）とハウジング
（１）との間に形成されているギャップ（16）に交流電
界を生じさせ、ビームライン（17）を通る荷電粒子を加
速している。そして、中心支柱（３）、ドリフトチュー
ブ（２）は超電導体であるニオビウムで構成され、ハウ
ジング（１）、液溜め（４）、ポート（６）は機械的強
度を高め熱伝導を良くするために、銅層（７），（９）
とニオビウム層（８），（10）とのクラッド板で構成さ
れている。中心支柱（３）、ドリフトチューブ（２）、
ハウジング（１）およびポート（６）は液体ヘリウム
（５）により例えば10K以下の極低温まで冷却され超電
導状態となり、それ等各壁面を流れる電流によるジュー
ル発熱を防止している。In the superconducting high frequency accelerating cavity configured as described above, high frequency power is applied to the resonance space (18) formed by the housing (1), the central support (3), the drift tube (2) and the port (6) to resonate. Then, an AC electric field is generated in the drift tube (2) and the gap (16) formed between the drift tube (2) and the housing (1) to accelerate the charged particles passing through the beam line (17). There is. The center column (3) and the drift tube (2) are made of niobium, which is a superconductor, and the housing (1), the liquid reservoir (4), and the port (6) enhance mechanical strength and heat conduction. And copper layers (7), (9)
And a niobium layer (8), (10). Center column (3), drift tube (2),
The housing (1) and the port (6) are cooled by liquid helium (5) to a cryogenic temperature of, for example, 10 K or less to be in a superconducting state, and prevent Joule heat generation due to an electric current flowing through each wall surface.

[Problems to be solved by the invention]

しかしながら上述した従来装置では、液溜め（４）がニ
オビウム層（10）を圧着したクラッド板により構成され
ているため、製作課程において第５図に示すような形状
に成形するためには、第５図に示す溶接線（11），（1
2）側のニオビウム層（10）を銅層（９）から引きはが
し且つニオビウム層（10）のA,Bが溶接線（11），（1
2）に精度良く沿うように成形加工する必要があり、加
工が困難で且つ費用が高価なものとなる。また、電子ビ
ーム溶接は、まず溶接線（11）の溶接を行い、次に溶接
線（12）の溶接を行う。この溶接線（12）の溶接は外周
側から電子ビーム溶接が行われるが、第５図に示すよう
に突き合わせ形状の場合、溶接時にスパッターを生じ、
このスパッターが中心柱（３）及び液溜め（４）のニオ
ビウム層（10）の表面に飛散し付着するため、ニオビウ
ム層（10）の平滑度が失われ、超電導高周波加速空洞の
特性が悪化するという問題点がある。However, in the above-mentioned conventional apparatus, since the liquid reservoir (4) is composed of the clad plate to which the niobium layer (10) is pressure-bonded, in order to form the shape shown in FIG. Weld lines (11), (1
The niobium layer (10) on the 2) side is peeled off from the copper layer (9), and A and B of the niobium layer (10) are welded lines (11), (1
It is necessary to perform molding so as to follow 2) with high accuracy, which is difficult and expensive. In electron beam welding, the welding line (11) is first welded, and then the welding line (12) is welded. The welding of this welding line (12) is performed by electron beam welding from the outer peripheral side, but in the case of the butt shape as shown in FIG. 5, spatter is generated during welding,
Since this spatter scatters and adheres to the surface of the central column (3) and the niobium layer (10) of the liquid reservoir (4), the smoothness of the niobium layer (10) is lost and the characteristics of the superconducting high-frequency acceleration cavity are deteriorated. There is a problem.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであり、製作が容易で安価な超電導高周波加速空
洞を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a superconducting high frequency accelerating cavity that is easy to manufacture and inexpensive.

[Means for solving problems]

この発明に係る超電導高周波加速空洞は、液溜めをハウ
ジング及び中心支柱に溶接結合される超電導材料からな
るフランジとこのフランジに結合された側板とにより構
成されたものである。The superconducting high frequency accelerating cavity according to the present invention comprises a flange made of a superconducting material by which the liquid reservoir is welded to the housing and the center column, and a side plate connected to the flange.

[Action]

この発明における超電導高周波加速空洞は、液溜めをフ
ランジと側板とにより構成したことにより、製作が容易
となる。The superconducting high-frequency acceleration cavity according to the present invention is easy to manufacture because the liquid reservoir is composed of the flange and the side plate.

Example of Invention

以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。第１図は要部断面図であり、第１図において
（１），（３），（５），（７），（８），（13）〜
（15）は上述した従来装置の構成と同様である。（30）
はハウジング（１）のニオビウム層（８）と中心支柱
（３）に溶接結合されるフランジであり、例えばニオビ
ウム等の超電導材料からなり、外周側に段付き部（30
a）が形成され、その段付き部（30a）にハウジング
（１）のニオビウム層（８）が嵌合される。（31）はフ
ランジ（30）にシール材（32）を介して結合された側板
であり、ボルト（15）によりフランジ（30）と側板（3
1）が剛に結合されると共にシール材（32）より液体ヘ
リウム（５）を密封している。（40）はフランジ（3
0）、側板（31）により構成された液溜めである。中心
支柱（３）とフランジ（30）は溶接線（44）で電子ビー
ム溶接により溶接結合され、ハウジング（１）のニオビ
ウム層（８）は溶接線（45）で電子ビーム溶接により溶
接結合される。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a sectional view of an essential part, and in FIG. 1, (1), (3), (5), (7), (8), (13) to
(15) is the same as the configuration of the conventional device described above. (30)
Is a flange that is welded to the niobium layer (8) of the housing (1) and the center column (3), and is made of a superconducting material such as niobium, and has a stepped portion (30
a) is formed, and the niobium layer (8) of the housing (1) is fitted into the stepped portion (30a). Reference numeral (31) is a side plate joined to the flange (30) via a sealing material (32), and the flange (30) and the side plate (3) are connected by a bolt (15).
1) is rigidly connected, and liquid helium (5) is sealed by the sealing material (32). (40) is flange (3
0), a liquid reservoir composed of the side plate (31). The center column (3) and the flange (30) are welded together by an electron beam welding at a welding line (44), and the niobium layer (8) of the housing (1) is welded together by an electron beam welding at a welding line (45). .

第２図は第１図の溶接線（45）部の拡大図であり、フラ
ンジ（30）の外周側には長さｌの段付き部（30a）が形
成されており、この段付き部（30a）にハウジング
（１）のニオビウム層（８）が嵌合されている。第３図
は第２図に示す溶接線（45）を電子ビーム溶接した後の
形状を示し、（46）はフランジ（30）の段付き部材（30
a）とハウジング（１）のニオビウム層（８）の嵌合部
の隅部にできた溶接余盛を示す。FIG. 2 is an enlarged view of the weld line (45) portion of FIG. 1, and a stepped portion (30a) of length 1 is formed on the outer peripheral side of the flange (30). The niobium layer (8) of the housing (1) is fitted in 30a). FIG. 3 shows the shape of the welding line (45) shown in FIG. 2 after electron beam welding, and (46) shows the stepped member (30) of the flange (30).
FIG. 3A shows a weld bulge formed at the corner of the fitting portion of the niobium layer (8) of the housing (1).

上記のように構成された超電導高周波加速空洞の動作に
ついて説明する。液溜め（40）としてフランジ（30）は
ニオビウムの板材から切削加工することにより精度良く
簡単に製作でき、従来のように調整作業が不要となる。
又、フランジ（30）の外周側に段付き部（30a）を形成
し、その段付き部（30a）にハウジング（１）のニオビ
ウム層（８）を嵌合させて電子ビーム溶接を行えば、そ
の溶接時にスパッターの発生を防止でき、超電導高周波
加速空洞の特性劣化を防止できる。更に、第２図に示す
フランジ（30）の段付き部材（30a）の長さｌを適度に
調整することにより、フランジ（30）とハウジング
（１）のニオビウム層（８）の嵌合部隅部に溶接余盛
（46）を発生させることが可能で、フランジ（30）とハ
ウジング（１）間に良好な電流路を与える。The operation of the superconducting high frequency accelerating cavity configured as described above will be described. The flange (30) as the liquid reservoir (40) can be easily manufactured with high precision by cutting from a niobium plate material, which eliminates the need for adjustment work as in the past.
Further, if a stepped portion (30a) is formed on the outer peripheral side of the flange (30) and the niobium layer (8) of the housing (1) is fitted to the stepped portion (30a) to perform electron beam welding, It is possible to prevent the generation of spatter during the welding and prevent the deterioration of the characteristics of the superconducting high-frequency acceleration cavity. Further, by appropriately adjusting the length l of the stepped member (30a) of the flange (30) shown in FIG. 2, the flange (30) and the fitting portion corner of the niobium layer (8) of the housing (1) are It is possible to generate a weld surplus (46) in the portion, and to provide a good current path between the flange (30) and the housing (1).

尚、上記実施例ではフランジ及び側板を第１図に示す形
状としたが他の形状であってもよい。In the above embodiment, the flange and the side plate have the shapes shown in FIG. 1, but they may have other shapes.

また、上記実施例ではフランジと側板がシール材を介し
て結合された場合について述べたが、フランジと側板を
シール材を介在させることなく溶接等で固着させるよう
にしてもよい。又、フランジとハウジングの溶接部の段
付き形状は第２図に示す以外のものであってもよい。Further, in the above-described embodiment, the case where the flange and the side plate are joined together via the seal material has been described, but the flange and the side plate may be fixed by welding or the like without interposing the seal material. Further, the stepped shape of the weld portion of the flange and the housing may be other than that shown in FIG.

また、上記実施例ではフランジがニオビウムからなる場
合について述べたが、他の超電導材料でフランジを構成
するようにしてもよい。Further, in the above embodiment, the case where the flange is made of niobium has been described, but the flange may be made of another superconducting material.

〔The invention's effect〕

この発明は以上説明した通り、液溜めを、ハウジング及
び中心支柱に溶接結合される超電導材料からなるフラン
ジとこのフランジに結合された側板とにより構成したこ
とにより、製作が容易で安価な超電導高周波加速空洞を
得ることができる。As described above, according to the present invention, since the liquid reservoir is configured by the flange made of the superconducting material welded to the housing and the central support and the side plate connected to the flange, the superconducting high frequency acceleration is easy and inexpensive to manufacture. A cavity can be obtained.

[Brief description of drawings]

第１図はこの発明の一実施例による超電導高周波加速空
洞を示す要部断面図、第２図、第３図は第１図の溶接
前、溶接後を示す拡大図、第４図は従来の超電導高周波
加速空洞を示す断面図、第５図は第４図の拡大図であ
る。図において、（１）はハウジング、（２）はドリフトチ
ューブ、（３）は中心支柱、（30）はフランジ、（30
a）は段付き部、（31）は側板、（32）はシール材、（4
0）は液溜めである。尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing a superconducting high-frequency acceleration cavity according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are enlarged views showing before and after welding in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a superconducting high-frequency acceleration cavity, and FIG. 5 is an enlarged view of FIG. In the figure, (1) is a housing, (2) is a drift tube, (3) is a center column, (30) is a flange, and (30)
a) is a stepped part, (31) is a side plate, (32) is a sealing material, (4)
0) is a liquid reservoir. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims

[Claims]

1. A housing formed on an outer wall, a drift tube and a center support provided in the housing, and a refrigerant stored in an interior provided adjacent to an upper portion of the housing, wherein the housing and the housing are provided. In a superconducting high frequency accelerating cavity provided with a liquid reservoir connected to a center column, the liquid reservoir is constituted by a flange made of a superconductor material welded to the housing and the center column, and a side plate connected to the flange. A superconducting high-frequency accelerating cavity characterized by the above.

2. The superconducting high frequency accelerating cavity according to claim 1, wherein the flange and the side plate are mechanically coupled to each other via a sealing material.

3. A stepped portion is formed on the outer peripheral side of the flange, and a connecting portion of the housing is fitted into the stepped portion and welded to the stepped portion. The superconducting high-frequency acceleration cavity described.