射频超导腔同轴性调校装置及方法与流程

本发明涉及及超导高频腔，尤其涉及一种射频超导腔同轴性调校装置即方法。

背景技术：

1、射频超导腔是超导加速器的核心部件，用于加速器上的超导腔可以称其为射频超导加速腔，简称超导腔。它是一种射频谐振腔，被广泛应用于加速电子等粒子。9cell(腔胞)射频超导腔作为直线加速器的核心部件，在2.0k下工作，加速电子达到所需能量，主要包括9个加速腔和两个端腔组件，以及与端腔组件焊接的纯钛氦槽。超导腔采用高纯铌材经深冲压和电子束焊接的方法成型，通过化学抛光等一系列的流程内表面处理，利用特殊工具进行频率调谐和场平坦度调节。由于铌材冲压回弹、装配偏差和电子束焊接变形等，制造的9cell(腔胞)射频超导腔同轴性偏差约1-3mm，无法满足加速器0.4mm技术要求。

2、申请号为202310872065.4的发明专利公开了一种适用于多腔胞椭球型超导腔的半自动化预调谐装置，超导腔被安装在拉压机构上，升降机构固定在主体框架上并与拉压机构连接以移动拉压机构，绕线机构固定在主体框架上并使穿过超导腔的细线沿超导腔的腔体轴线均匀移动测量频率和场分布，控制系统固定在主体框架上以通过程序控制细线移动的方向和速度，从而对超导腔的每个加速腔胞进行机械微调，使其总体频率和沿腔体轴线的电场平坦度都满足工作要求。但是该技术方案在实际使用时，由于细线水平移动过程中，会产生摆动从而影响同轴调节的精度；其次，其结构复杂，超导腔与装置安装过程更加繁琐。

技术实现思路

1、为解决上述技术中存在的技术问题，鉴于此，有必要提供一种射频超导腔同轴性调校装置。

2、一种射频超导腔同轴性调校装置，包括调校测量机构、夹持固定机构、用于支撑射频超导腔两个端部的u型支撑座、以及安装于射频超导腔两个端部的测试法兰；

3、所述夹持固定机构包括下压组件、以及设置于下压组件两侧的顶撑组件；顶撑组件向上顶撑射频超导腔、而下压组件向下挤压射频超导腔，以利用下压组件、顶撑组件之间的相互配合实现射频超导腔的固定；

4、所述调校测量机构包括固定支撑组件、以及设置于固定支撑组件上用于测量下压组件高度及水平的百分表。

5、优选的，所述下压组件包括压紧底座、压紧块、压紧杆；所述压紧杆纵向设置于压紧底座上，所述压紧块滑动设置于压紧杆上且位于压紧底座的正上方，所述压紧杆上螺纹套装有用于向下挤压压紧块的压紧螺母。

6、优选的，所述顶撑组件包括支撑底座、支撑块、支撑杆；所述支撑杆纵向设置于支撑底座上，所述支撑块滑动设置于支撑杆上且位于支撑底座的正上方，所述支撑杆上螺纹套装有用于向上挤压支撑块的支撑螺母。

7、优选的，所述固定支撑组件包括固定座、纵向杆、以及用于安装百分表的横向杆；所述纵向杆纵向设置于固定座上，所述横向杆水平设置于纵向杆上，横向杆能够沿纵向杆上下调整高度。

8、优选的，还包括用于安装调校测量机构、夹持固定机构、u型支撑座的平台。

9、一种射频超导腔同轴性调校方法，使用上述所述的射频超导腔同轴性调校装置进行调校，包括以下步骤，

10、s1：以射频超导腔经过耦合法兰中心的垂线为x轴、射频超导腔两参考环中心的连线为z轴、z轴线与x轴线相交点的法线为y轴建立测量基准坐标系；

11、s2：首先将u型支撑座固定在平台上，然后将射频超导腔的两侧束管法兰放入u型支撑座内，并用塑胶枪固定，确保射频超导腔的耦合法兰旋转到竖直方向；

12、s3：待射频超导腔固定后，先测量基准坐标系的xyz轴，再测量每个腔胞的中间圆柱，得到每个腔胞的中心点，腔胞的中心点与z轴的偏离距离，即同轴偏差，腔胞的中心点在象限的位置，即同轴偏移方向；

13、s4：根据测量结果，确定腔胞偏移值和方向，将偏移最大的一个腔胞或几个腔胞方向旋转到正上方；

14、s5：将压紧块上端面与平台调水平，两端放置百分表并调到零点，将固定座磁吸在平台上；射频超导腔的两端腔法兰安装测试法兰和天线，一端接矢网仪通道1，另一端接矢网仪通道2，调同轴全过程监测腔胞频率；

15、s6：用扳手同时拧紧两个压紧螺母，观察百分表下降尺寸，每次压降0.05mm，保证两个百分表下降高度一致，调同轴过程中观察腔胞频率变化；每下降0.2mm，测量一次腔胞频率，并记录变化值；调到位置后保压5分钟，再依次拧松压紧螺母，百分表每次上升0.05mm，直至压紧螺母完全松动，记录百分表下降的值，即腔胞调整的实际变化量，并记录腔胞频率。

16、优选的，所述步骤s3中，腔胞旋转角度可根据耦合法兰与平台夹角测量确定；压紧块与偏差最大腔胞固定，压紧块调整到水平偏差小于0.1mm；支撑底座固定在最大偏移腔胞的两侧，调整支撑螺母，使支撑块与腔胞贴紧；u型支撑座、支撑底座、压紧底座与平台用压板固定。

17、优选的，所述步骤s5中，调同轴过程中，腔胞频率允许变化±0.2mhz。

18、优选的，所述步骤s6中，每次调同轴总量是腔胞偏移最大值的30%，即百分表下降的总高度是腔胞腔偏移量的30%。

19、优选的，所述步骤s6中，无论是每次调同轴，还是多次调同轴，始终是以腔胞最初始的频率为参考，计算频率的变化量；调整过程中，出现频率变化超出允许变化量，立即停止调整步骤，恢复当次调整初始状态，检查工装状况和测量线路，再从当次初始状态开始调整；经过多次对射频超导腔同轴测量和多次同轴调整，射频超导腔的腔胞同轴性可调整到≤0.4mm。

20、与现有技术相比，本发明提供的射频超导腔同轴性调校装置及方法，采用下压组件、顶撑组件之间的相互配合实现射频超导腔的固定，通过调校测量机构测量射频超导腔每个腔胞的中间圆柱与基准轴线的同心偏差，并通过桥式结构的射频超导腔同轴性调校装置完成腔胞的同轴调节，可根据腔胞同心偏移量和方向，自由调整调节射频超导腔同轴性调校装置的长度和调节方向，能够适用于同种直径，不同长度的超导腔调同轴。本发明装置结构简单，超导腔容易安装，调节方向范围广，相同直径不同长度的超导腔调同轴。

技术特征：

1.一种射频超导腔同轴性调校装置，其特征在于：包括调校测量机构、夹持固定机构、用于支撑射频超导腔两个端部的u型支撑座、以及安装于射频超导腔两个端部的测试法兰；

2.根据权利要求1所述的射频超导腔同轴性调校装置，其特征在于：所述下压组件包括压紧底座、压紧块、压紧杆；所述压紧杆纵向设置于压紧底座上，所述压紧块滑动设置于压紧杆上且位于压紧底座的正上方，所述压紧杆上螺纹套装有用于向下挤压压紧块的压紧螺母。

3.根据权利要求1所述的射频超导腔同轴性调校装置，其特征在于：所述顶撑组件包括支撑底座、支撑块、支撑杆；所述支撑杆纵向设置于支撑底座上，所述支撑块滑动设置于支撑杆上且位于支撑底座的正上方，所述支撑杆上螺纹套装有用于向上挤压支撑块的支撑螺母。

4.根据权利要求1所述的射频超导腔同轴性调校装置，其特征在于：所述固定支撑组件包括固定座、纵向杆、以及用于安装百分表的横向杆；所述纵向杆纵向设置于固定座上，所述横向杆水平设置于纵向杆上，横向杆能够沿纵向杆上下调整高度。

5.根据权利要求1所述的射频超导腔同轴性调校装置，其特征在于：还包括用于安装调校测量机构、夹持固定机构、u型支撑座的平台。

6.一种射频超导腔同轴性调校方法，使用权利要求1至5任意一项所述的射频超导腔同轴性调校装置进行调校，其特征在于：包括以下步骤，

7.根据权利要求6所述的射频超导腔同轴性调校方法，其特征在于：所述步骤s3中，腔胞旋转角度可根据耦合法兰与平台夹角测量确定；压紧块与偏差最大腔胞固定，压紧块调整到水平偏差小于0.1mm；支撑底座固定在最大偏移腔胞的两侧，调整支撑螺母，使支撑块与腔胞贴紧；u型支撑座、支撑底座、压紧底座与平台用压板固定。

8.根据权利要求6所述的射频超导腔同轴性调校方法，其特征在于：所述步骤s5中，调同轴过程中，腔胞频率允许变化±0.2mhz。

9.根据权利要求6所述的射频超导腔同轴性调校方法，其特征在于：所述步骤s6中，每次调同轴总量是腔胞偏移最大值的30%，即百分表下降的总高度是腔胞腔偏移量的30%。

10.根据权利要求6所述的射频超导腔同轴性调校方法，其特征在于：所述步骤s6中，无论是每次调同轴，还是多次调同轴，始终是以腔胞最初始的频率为参考，计算频率的变化量；调整过程中，出现频率变化超出允许变化量，立即停止调整步骤，恢复当次调整初始状态，检查工装状况和测量线路，再从当次初始状态开始调整；经过多次对射频超导腔同轴测量和多次同轴调整，射频超导腔的腔胞同轴性可调整到≤0.4mm。

技术总结一种射频超导腔同轴性调校装置，包括调校测量机构、夹持固定机构、用于支撑射频超导腔两个端部的U型支撑座、以及安装于射频超导腔两个端部的测试法兰；夹持固定机构包括下压组件、以及设于下压组件两侧的顶撑组件；顶撑组件向上顶撑射频超导腔、而下压组件向下挤压射频超导腔可实现射频超导腔的固定；调校测量机构包括固定支撑组件、以及设于固定支撑组件上用于测量下压组件高度及水平的百分表。还提供了一种射频超导腔同轴性调校方法，通过调校测量机构测量射频超导腔每个腔胞的中间圆柱与基准轴线的同心偏差，来实现腔胞的同轴调节。本发明装置结构简单，超导腔容易安装，调节方向范围广，相同直径不同长度的超导腔调同轴。技术研发人员：牟民,游雨松,张国华,马振军,李众,陈明伦受保护的技术使用者：宁夏东方超导科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25