[發(fā)明專利]用于離子束加速的射頻諧振器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880055563.7
• 申請(qǐng)日: 2018-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN111052297B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒·佐藤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 艾克塞利斯科技公司
• 主分類號(hào): H01J37/248
• 分類號(hào): H01J37/248;H01J37/317;H01J5/34;H01J5/56
• 代理公司: 北京中原華和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 劉新宇;壽寧

本發(fā)明涉及一種射頻饋通裝置具有空心的電絕緣錐體，該錐體在第一端和第二端處包括具有第一直徑和第二直徑的第一開口和第二開口。第一直徑大于第二直徑，從而限定錐體到拐點(diǎn)的錐形側(cè)壁。桿體耦接到錐體的第二端并穿過(guò)第一開口和第二開口。凸緣耦接到錐體的第一端并包括具有第三直徑的凸緣開口。第三直徑小于第一直徑。桿體穿過(guò)凸緣開口而不接觸凸緣。凸緣將錐體耦接到腔壁通孔。可以使錐體的接觸部分金屬化。錐體和凸緣使桿體穿過(guò)通孔，同時(shí)使桿體與腔壁電絕緣。

優(yōu)先權(quán)文件

本申請(qǐng)要求申請(qǐng)日為2017年9月15日、名稱為“RF?RESONATOR?FOR?ION?BEAMACCLELERATION”、申請(qǐng)?zhí)枮閁S62/559,103的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及離子注入系統(tǒng)，更具體涉及一種改進(jìn)的射頻高壓發(fā)生器或射頻諧振設(shè)備和射頻饋通裝置，其中，增長(zhǎng)射頻諧振設(shè)備和相關(guān)部件的使用壽命，并大體上防止射頻諧振器和離子注入系統(tǒng)的高真空環(huán)境漏氣。

背景技術(shù)

自從發(fā)明了線性射頻加速器和回旋加速器以來(lái)，一直使用循環(huán)電場(chǎng)來(lái)進(jìn)行離子束加速。為了避免產(chǎn)生兆伏直流電壓時(shí)的難題，將離子加速到幾千電子伏的能量，已經(jīng)開發(fā)出各階段以約100KeV的較低能量增益反復(fù)加速離子束的射頻加速器。但射頻加速器仍需產(chǎn)生約100KV峰值電壓的射頻電壓，這可以通過(guò)使用高Q諧振電路將射頻功率(通常在50歐姆的低阻抗下)轉(zhuǎn)換為高射頻電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在低射頻下(例如約低于30MHz)，諧振電路通常是包括線圈和電容器(例如經(jīng)由分布式電容)的集總電路，而非高頻下使用的空腔諧振器。對(duì)于離子注入中使用的射頻加速器應(yīng)用，大多數(shù)感興趣的離子種類是所謂的重離子(例如硼、磷和砷)，由于它們的質(zhì)量較大，速度趨于緩慢。關(guān)于射頻引起的循環(huán)加速度，慢速轉(zhuǎn)化為使用由集總諧振電路(例如諧振器)生成的低頻RF電壓(例如低于30MHz)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的局限性，提出一種改進(jìn)的用于射頻(RF)諧振器的真空饋通的系統(tǒng)、設(shè)備和方法，它們能夠與諸如離子注入系統(tǒng)等真空系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，從而提高性能并延長(zhǎng)真空系統(tǒng)的使用壽命。有鑒于此，下面提出本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容，以提供對(duì)本發(fā)明某些方面的基本了解。本發(fā)明內(nèi)容并非本發(fā)明的廣泛概述。既非旨在認(rèn)定本發(fā)明的主要或關(guān)鍵元素，也非闡明本發(fā)明的范圍。其目的在于，以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的某些構(gòu)思，作為下文具體實(shí)施方式的引言。

根據(jù)一個(gè)示例性方面，提供一種用于離子注入系統(tǒng)的射頻饋通裝置。所述射頻饋通裝置例如包括具有第一錐端和第二錐端的電絕緣錐體。電絕緣錐體大致為空心并在第一錐端具有第一開口且在第二錐端具有第二開口。第一開口具有與其相關(guān)的第一直徑，第二開口具有與其相關(guān)的第二直徑，在某一實(shí)例中，第一直徑大于第二直徑。在某一實(shí)例中，電絕緣錐體的錐形側(cè)壁大致限定于第一直徑與第二直徑之間。

桿體進(jìn)一步操作性耦接到電絕緣錐體的第二錐端，其中，該桿體穿過(guò)電絕緣錐體的第一開口和第二開口。凸緣例如操作性耦接到電絕緣錐體的第一錐端。該凸緣具有限定于其中的凸緣開口，其中，該凸緣開口具有與其相關(guān)的第三直徑。在某一實(shí)例中，第三直徑小于第一直徑。

桿體例如穿過(guò)凸緣開口而不接觸凸緣，且其中，凸緣配置成使電絕緣錐體操作性耦接到腔壁中限定的通孔。電絕緣錐體和凸緣例如配置成使桿體穿過(guò)腔壁中的通孔，同時(shí)使桿體與腔壁電絕緣。

根據(jù)某一實(shí)例，電絕緣錐體包括圓柱形區(qū)域，該圓柱形區(qū)域從電絕緣錐體的第一端向該錐體的第二端延伸預(yù)定距離到拐點(diǎn)。圓柱形區(qū)域例如具有固定的直徑，其中電絕緣錐體的內(nèi)徑從拐點(diǎn)向電絕緣錐體的第二端漸成錐形，其中限定電絕緣錐體的錐形側(cè)壁。