[發(fā)明專(zhuān)利]真空內(nèi)超大型四極透鏡的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010467162.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111601449B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫國(guó)平;李學(xué)敏;馬力禎;袁平;張小奇;姚慶高;楊文杰;倪鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘭州科近泰基新技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H05H7/04
• 分類(lèi)號(hào): H05H7/04;H05H7/00
• 代理公司: 蘭州智和專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 62201
• 代理人: 周立新

本發(fā)明公開(kāi)了一種真空內(nèi)超大型四極透鏡的制造方法，將四極透鏡分解設(shè)計(jì)成四個(gè)磁軛和四個(gè)磁極，鍛造毛坯，熱處理；加工磁軛和磁極，預(yù)裝配透鏡鐵芯；再拆解，鍍鎳；繞制半成品線(xiàn)圈，環(huán)氧真空澆注，得線(xiàn)圈；拆解鍍鎳的四個(gè)部分，安裝線(xiàn)圈，裝配，得四極透鏡鐵芯；帶有散熱條的真空管道的一端焊接端蓋，四極透鏡鐵芯兩個(gè)端面上安裝鐵芯水冷管；帶有散熱條的真空管道穿入四極透鏡鐵芯的中心孔，鐵芯水冷管和端蓋上的冷卻水管相連，焊接另一個(gè)端蓋；線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)出線(xiàn)和端蓋上的冷卻水管依次穿入過(guò)渡段真空管道和真空隔離管道，制得真空內(nèi)超大型四極透鏡。該制造方法將線(xiàn)圈與真空環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，不影響真空度，改善和提高了真空內(nèi)超大型四極透鏡的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于離子束聚焦電磁透鏡---超大型四極透鏡的制造新工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種真空內(nèi)超大型四極透鏡的制造方法。

背景技術(shù)

聚焦或散焦四極透鏡是粒子加速器磁鐵系統(tǒng)中廣泛采用的一種磁鐵結(jié)構(gòu)。它可以使離子束在通過(guò)透鏡的四個(gè)磁極形成的磁通道時(shí)，受到一定的洛倫茲力。在洛倫茲力的作用下，利用四極透鏡完成離子束聚焦或散焦的功能。真空內(nèi)超大型四極透鏡放置于真空度1×10^-8Pa的真空環(huán)境中，透鏡重量超過(guò)9000kg，鐵芯外形的寬度和高度尺寸均超過(guò)1.4米，鐵芯由4件磁軛和對(duì)應(yīng)的4件磁極等幾部分組成。鐵芯的四個(gè)磁極上裝有4套線(xiàn)圈，共同構(gòu)成四極透鏡，線(xiàn)圈裝配在一個(gè)隔離真空的無(wú)磁性的不銹鋼密封結(jié)構(gòu)中，線(xiàn)圈外是真空度為1×10^-8Pa的真空環(huán)境，密封結(jié)構(gòu)中的線(xiàn)圈和大氣處于連通狀態(tài)；四極透鏡位于大型真空室內(nèi)，真空室頂部安裝冷卻線(xiàn)圈用的集流管等部件；線(xiàn)圈引出線(xiàn)部分長(zhǎng)達(dá)3米以上；透鏡底部安裝有用于調(diào)節(jié)高低的底座。

現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于普通四極透鏡的制造很有成效，但針對(duì)真空環(huán)境中的超大型四極透鏡，尤其是要求四極透鏡工作在真空狀態(tài)，線(xiàn)圈的出氣率較高，嚴(yán)重影響大型真空室的真空度，需要通過(guò)特殊的方法將線(xiàn)圈與真空環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)；另外對(duì)超大型四極透鏡來(lái)講，受到重量和體積的限制以及線(xiàn)圈裝配的可行性，需要采用特殊的加工工藝和方法。因此，探索一種新型的制造方法，對(duì)于保證超大型四極透鏡的真空環(huán)境和磁場(chǎng)性能相當(dāng)重要，對(duì)提高超大型四極透鏡的制造水平也顯得非常有意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種真空內(nèi)超大型四極透鏡的制造方法，能夠很好地控制鐵芯尺寸，將線(xiàn)圈與真空環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，不影響真空室的真空度，使磁場(chǎng)性能穩(wěn)定。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種真空內(nèi)超大型四極透鏡的制造方法，具體按以下步驟進(jìn)行：

1）將真空內(nèi)超大型四極透鏡中的透鏡鐵芯分解設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同的左上磁軛、下左磁軛、右上磁軛和右下磁軛以及與該四個(gè)磁軛相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)和尺寸完全相同的左上磁極、左下磁極、右上磁極和右下磁極；按磁軛和磁極設(shè)計(jì)圖紙的要求，取坯料，鍛制成磁軛毛坯和磁極毛坯，并進(jìn)行熱處理；

2）在大型數(shù)控加工中心加工熱處理后的磁軛毛坯，得四件磁軛，磁軛各裝配面的加工精度符合設(shè)計(jì)要求，各裝配面的平面度≤0.03mm；

3）在大型數(shù)控加工中心加工熱處理后的磁極毛坯，得四件磁極，磁極與磁軛裝配面的加工精度符合設(shè)計(jì)要求，磁極各裝配面的平面度≤0.03mm；磁極上圓弧面的面輪廓度≤0.02mm；

4）將一件磁軛與一件磁極用螺釘連接，并打定位銷(xiāo)，裝配成1/4鐵芯；

5）將四個(gè)1/4鐵芯通過(guò)螺栓連接成一個(gè)整體，進(jìn)行透鏡鐵芯的預(yù)裝配；

6）裝配合格后，再將預(yù)裝配的透鏡鐵芯拆解為四個(gè)部分，清洗，鍍鎳；

7）取無(wú)氧銅空心導(dǎo)線(xiàn)，繞制四套半成品線(xiàn)圈；檢驗(yàn)半成品線(xiàn)圈的繞制尺寸、絕緣性能以及半成品線(xiàn)圈的水流量參數(shù)；

9）對(duì)檢驗(yàn)合格的半成品線(xiàn)圈進(jìn)行環(huán)氧真空澆注，得線(xiàn)圈；