Сильноточный охлаждаемый за счет теплопроводности сверхпроводящий радиочастотный криомодуль - RU2020114520A
Код документа: RU2020114520A
Формула
1. Сверхпроводящий радиочастотный (СРЧ) криомодуль для ускорения пучка электронов, содержащий:
вакуумный резервуар;
СРЧ резонатор внутри указанного вакуумного резервуара;
коаксиальный ответвитель входной мощности, проходящий через указанный вакуумный резервуар и присоединенный к указанному СРЧ резонатору;
криоохладитель, имеющий охлаждающую головку, причем указанная охлаждающая головка присоединена к СРЧ резонатору;
охлаждаемый водой поглотитель мод высшего порядка канала пучка для подавления мод высшего порядка;
тепловой экран;
магнитный экран;
канал входящего пучка и канал выходящего пучка; и
при этом указанный СРЧ криомодуль имеет силу тока пучка, составляющую по меньшей мере 1 ампер, при энергии от 1 до 10 МэВ.
2. СРЧ криомодуль по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что:
сверхвысоковакуумный клапан канала входящего пучка находится на указанном канале входящего пучка; и
сверхвысоковакуумный клапан канала выходящего пучка находится на указанном канале выходящего пучка.
3. СРЧ криомодуль по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что:
указанный СРЧ резонатор содержит внутреннюю поверхность;
указанная внутренняя поверхность указанного СРЧ резонатора содержит тонкопленочное покрытие для уменьшения радиочастотных потерь;
указанное тонкопленочное покрытие имеет толщину от 1 до 1,5 мкм;
указанное тонкопленочное покрытие изготовлено из материала, выбранного из группы, состоящей из Nb3Sn, Nb3Ge, NbN и NbTiN; и
указанный криоохладитель поддерживает указанный СРЧ резонатор при температуре 4,3 K.
4. СРЧ криомодуль по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что:
указанный СРЧ резонатор содержит наружную поверхность;
указанная наружная поверхность указанного СРЧ резонатора содержит покрытие; и
указанное покрытие на указанной наружной поверхности указанного СРЧ резонатора выбрано из группы, состоящей из меди и вольфрама.
5. СРЧ криомодуль по п. 4, отличающийся тем, что указанное покрытие на указанной наружной поверхности указанного СРЧ резонатора нанесено на указанный СРЧ резонатор посредством вакуумно-плазменного напыления, электролитического покрытия или сочетания вакуумно-плазменного напыления и электролитического покрытия.
6. СРЧ криомодуль по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что:
указанный коаксиальный ответвитель входной мощности содержит наружный проводник, имеющий внутреннюю поверхность;
указанная внутренняя поверхность указанного наружного проводника указанного ответвителя мощности содержит секцию со слоем высокотемпературного сверхпроводника; и
указанный высокотемпературный сверхпроводник имеет критическую температуру, составляющую более чем 90 K.
7. СРЧ криомодуль по п. 6, дополнительно отличающийся тем, что указанный слой высокотемпературного сверхпроводника нанесен на указанную внутреннюю поверхность указанного наружного проводника способами, выбранными из группы, состоящей из физико-химического осаждения из паровой фазы, импульсного лазерного осаждения и сочетания физико-химического осаждения из паровой фазы и импульсного лазерного осаждения.
8. СРЧ криомодуль по п. 1, отличающийся тем, что указанный коаксиальный ответвитель входной мощности способен поддерживать мощность, составляющую минимум 500 киловатт.
9. СРЧ криомодуль по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что:
указанный магнитный экран содержит внутренний и наружный магнитные экраны; и
указанные внутренние и наружные магнитные экраны изготовлены из металла, имеющего высокую проницаемость и высокие магнитные экранирующие свойства; и
указанный тепловой экран изготовлен из бескислородной меди для электроники.
10. СРЧ криомодуль по п. 1, дополнительно отличающийся тем, что:
имеющая высокую удельную теплопроводность компенсирующая натяжение секция присутствует между указанной охлаждающей головкой второй ступени и указанным СРЧ резонатором; и
указанная имеющая высокую удельную теплопроводность компенсирующая натяжение секция изготовлена из материала, выбранного из группы, состоящей из меди и вольфрама.
11. Способ ускорения пучка электронов до тока пучка электронов, составляющего по меньшей мере 1 ампер, при энергии от 1 до 10 МэВ, включающий:
обеспечение сверхпроводящего радиочастотного (СРЧ) криомодуля, содержащего вакуумный резервуар, СРЧ резонатор внутри указанного вакуумного резервуара, коаксиальный ответвитель входной мощности, проходящий через указанный вакуумный резервуар и присоединенный к указанному СРЧ резонатору, криоохладитель, канал входящего пучка и канал выходящего пучка, тепловой экран, магнитный экран и охлаждаемый водой поглотитель мод высшего порядка канала пучка на указанном канале выходящего пучка;
охлаждение указанного СРЧ резонатора до температуры от 4,3 K до 9 K с помощью указанного криоохладителя;
обеспечение указанного канала выходящего пучка, имеющего больший диаметр, чем указанный канал входящего пучка, для поглощения мод высшего порядка в указанном СРЧ резонаторе;
дополнительное подавление мод высшего порядка в указанном СРЧ резонаторе с помощью указанного охлаждаемого водой поглотителя мод высшего порядка канала пучка;
устранение инфракрасного теплового излучения, производимого СРЧ резонатором, с помощью указанного теплового экрана; и
устранение линий магнитного потока магнитных полей помех с помощью указанного магнитного экрана.
