本發(fā)明屬于超導(dǎo)回旋加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超導(dǎo)回旋加速器的低溫恒溫器的密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

回旋加速器是利用磁場和電場共同使帶電粒子作回旋運(yùn)動，在運(yùn)動中經(jīng)高頻電場反復(fù)加速的裝置，是高能物理中的重要儀器，其中超導(dǎo)回旋加速器是目前醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的核心設(shè)備。醫(yī)用質(zhì)子治療加速器能夠?qū)崿F(xiàn)用微觀世界中的質(zhì)子、重離子射線治療腫瘤，是當(dāng)今世界最尖端的放射治療技術(shù)，僅有個別發(fā)達(dá)國家掌握并應(yīng)用該技術(shù)。國內(nèi)已經(jīng)展開、但暫時還沒有完成超導(dǎo)回旋加速器的研制工作。

超導(dǎo)回旋加速器的磁場主要由超導(dǎo)線圈提供，超導(dǎo)線圈放置在低溫恒溫器內(nèi)部。超導(dǎo)線圈工作在4K溫度下，為減少工作于室溫300K溫度下的低溫恒溫器對超導(dǎo)線圈的熱對流，低溫恒溫器內(nèi)部需要處于真空環(huán)境中。所以需要使用一種真空密封方式實現(xiàn)低溫恒溫器內(nèi)部的真空密封。現(xiàn)在已有的真空密封方式采用氬弧焊焊接進(jìn)行密封，無法拆裝，檢修不便，并且無法滿足懸掛系統(tǒng)的定位精度要求，所以無法使用已有的真空密封方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對超導(dǎo)回旋加速器低溫恒溫器真空密封方式的空白，需要設(shè)計一種真空密封方式，使得低溫恒溫器的真空密封能夠滿足可拆卸、便于檢修、滿足懸掛系統(tǒng)的定位精度等技術(shù)要求。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種超導(dǎo)回旋加速器的低溫恒溫器的密封結(jié)構(gòu)，所述低溫恒溫器包括由環(huán)形的內(nèi)筒體、外筒體構(gòu)成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置在所述環(huán)形結(jié)構(gòu)上、下端面上的上法蘭、下法蘭，所述內(nèi)筒體、外筒體、上法蘭、下法蘭共同構(gòu)成用于放置超導(dǎo)線圈的環(huán)形密封倉，還包括設(shè)置在所述上法蘭、下法蘭上的懸掛系統(tǒng)上支撐筒、懸掛系統(tǒng)下支撐筒；設(shè)置在所述外筒體上的靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒、束流引出系統(tǒng)支撐筒、徑向束流探測靶支撐筒、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒，其中，所述密封結(jié)構(gòu)包括：所述上法蘭、下法蘭與所述內(nèi)筒體、外筒體之間的密封結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，還包括對設(shè)置在所述懸掛系統(tǒng)上支撐筒、懸掛系統(tǒng)下支撐筒、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒、靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒、束流引出系統(tǒng)支撐筒、徑向束流探測靶支撐筒內(nèi)的設(shè)備的密封結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述內(nèi)筒體的上端面上設(shè)有第一真空密封槽、下端面上設(shè)有第二真空密封槽，所述外筒體的上端面上設(shè)有第三真空密封槽、下端面上設(shè)有第四真空密封槽，所述上法蘭通過螺栓設(shè)置在所述內(nèi)筒體、外筒體的上端面上，分別與所述第一真空密封槽、第三真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，所述第一真空密封槽、第三真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，所述真空密封圈能夠與所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，所述密封能夠保證所述低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

進(jìn)一步，所述下法蘭通過螺栓設(shè)置在所述內(nèi)筒體、外筒體的下端面上，分別與所述第二真空密封槽、第四真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，所述第二真空密封槽、第四真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，所述真空密封圈能夠與所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，所述密封能夠保證所述低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

進(jìn)一步，所述靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒的一端密封焊接在所述外筒體上，用于安裝引出電極，所述靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒的開口一端的端面上設(shè)有第五真空密封槽，所述第五真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，所述引出電極上密封設(shè)置有與所述靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒的開口一端相對應(yīng)的第一安裝法蘭，所述第一安裝法蘭通過螺栓將所述引出電極設(shè)置在所述靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒內(nèi)，所述第一安裝法蘭與所述第五真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，所述第五真空密封槽內(nèi)的所述真空密封圈能夠與所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，所述密封能夠保證所述低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

進(jìn)一步，所述束流引出系統(tǒng)支撐筒的一端密封焊接在所述外筒體上，用于安裝束流引出系統(tǒng)，所述束流引出系統(tǒng)支撐筒的開口一端的端面上設(shè)有第六真空密封槽，所述第六真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，所述束流引出系統(tǒng)上密封設(shè)置有與所述束流引出系統(tǒng)支撐筒的開口一端相對應(yīng)的第二安裝法蘭，所述第二安裝法蘭通過螺栓將所述束流引出系統(tǒng)設(shè)置在所述束流引出系統(tǒng)支撐筒內(nèi)，所述第二安裝法蘭與所述第六真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，所述第六真空密封槽內(nèi)的所述真空密封圈能夠與所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，所述密封能夠保證所述低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

進(jìn)一步，所述徑向束流探測靶支撐筒的一端密封焊接在所述外筒體上，用于安裝徑向束流探測靶，所述徑向束流探測靶支撐筒的開口一端的端面上設(shè)有第七真空密封槽，所述第七真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，所述徑向束流探測靶上密封設(shè)置有與所述徑向束流探測靶支撐筒的開口一端相對應(yīng)的第三安裝法蘭，所述第三安裝法蘭通過螺栓將所述徑向束流探測靶設(shè)置在所述徑向束流探測靶支撐筒內(nèi)，所述第三安裝法蘭與所述第七真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，所述第七真空密封槽內(nèi)的所述真空密封圈能夠與所述環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，所述密封能夠保證所述低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

進(jìn)一步，所述懸掛系統(tǒng)上支撐筒一端密封焊接在所述上法蘭上、所述懸掛系統(tǒng)下支撐筒一端密封焊接在所述下法蘭上、所述懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒一端密封焊接在所述外筒體外側(cè)；所述懸掛系統(tǒng)上支撐筒、懸掛系統(tǒng)下支撐筒、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒內(nèi)設(shè)置有用于懸掛所述超導(dǎo)線圈的懸掛系統(tǒng)。

進(jìn)一步，

所述懸掛系統(tǒng)上支撐筒、懸掛系統(tǒng)下支撐筒、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒內(nèi)設(shè)有安裝擋板，所述安裝擋板與所述懸掛系統(tǒng)上支撐筒、懸掛系統(tǒng)下支撐筒、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒之間通過密封焊接形成環(huán)形的第一焊縫；

所述安裝擋板中間設(shè)有穿孔，所述懸掛系統(tǒng)穿過所述穿孔設(shè)置在所述懸掛系統(tǒng)上支撐筒、懸掛系統(tǒng)下支撐筒、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒內(nèi)，所述懸掛系統(tǒng)與所述穿孔之間設(shè)有真空密封波紋管，所述真空密封波紋管頂端與所述懸掛系統(tǒng)通過密封焊接形成環(huán)形的第三焊縫；

所述真空密封波紋管的底端與所述穿孔之間設(shè)有墊片，所述墊片與所述穿孔之間通過密封焊接形成環(huán)形的第二焊縫，所述墊片與所述真空密封波紋管的底端之間通過密封焊接形成環(huán)形的第四焊縫；

所述第一焊縫、第二焊縫、第三焊縫、第四焊縫所構(gòu)成的密封能夠保證所述低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

更進(jìn)一步，所述第一焊縫、第二焊縫、第三焊縫、第四焊縫采用氬弧焊真空密封焊接。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)的各個部件能夠拆裝，方便了檢修操作。

2.密封效果穩(wěn)定。

3.懸掛系統(tǒng)能夠在真空環(huán)境中進(jìn)行調(diào)整，能夠滿足超導(dǎo)線圈的定位精度要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施方式中所述超導(dǎo)回旋加速器低溫恒溫器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實施方式中所述上法蘭與所述內(nèi)筒體的真空密封結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明具體實施方式中所述下法蘭與所述內(nèi)筒體的真空密封結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實施方式中所述上法蘭與所述外筒體的真空密封結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明具體實施方式中所述下法蘭與所述外筒體的真空密封結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明具體實施方式中所述懸掛系統(tǒng)上支撐筒與所述懸掛系統(tǒng)的真空密封結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-懸掛系統(tǒng)上支撐筒，2-上法蘭，3-內(nèi)筒體，4-外筒體，5-下法蘭，6-懸掛系統(tǒng)下支撐筒，7-靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒，8-束流引出系統(tǒng)支撐筒，9-徑向束流探測靶支撐筒，10-螺栓，11-第一真空密封槽，12-第二真空密封槽，13-第三真空密封槽，14-第四真空密封槽，15-真空密封圈，16-懸掛系統(tǒng)，17-第一焊縫，18-第二焊縫，19-第三焊縫，20-第四焊縫，21-安裝擋板，22-穿孔，23-墊片，24-真空密封波紋管，25-懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

如圖1所示，低溫恒溫器包括由環(huán)形的內(nèi)筒體3、外筒體4構(gòu)成的中空的環(huán)形結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置在環(huán)形結(jié)構(gòu)上、下端面上的上法蘭2、下法蘭5。內(nèi)筒體3、外筒體4、上法蘭2、下法蘭5共同構(gòu)成一個環(huán)形密封倉，用于放置超導(dǎo)回旋加速器的超導(dǎo)線圈。此外，低溫恒溫器上還包括設(shè)置在上法蘭2、下法蘭5上的懸掛系統(tǒng)上支撐筒1、懸掛系統(tǒng)下支撐筒6；設(shè)置在外筒體4上的靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7、束流引出系統(tǒng)支撐筒8、徑向束流探測靶支撐筒9、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25，。本發(fā)明提供的一種超導(dǎo)回旋加速器的低溫恒溫器的密封結(jié)構(gòu)包括：

上法蘭2、下法蘭5與內(nèi)筒體3、外筒體4之間的密封；

對設(shè)置在懸掛系統(tǒng)上支撐筒1、懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25、靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7、束流引出系統(tǒng)支撐筒8、徑向束流探測靶支撐筒9內(nèi)的設(shè)備的密封。

內(nèi)筒體3的上端面上設(shè)有第一真空密封槽11、下端面上設(shè)有第二真空密封槽12，外筒體4的上端面上設(shè)有第三真空密封槽13、下端面上設(shè)有第四真空密封槽14。

上法蘭2分別與內(nèi)筒體3的第一真空密封槽11、外筒體4的第三真空密封槽13構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間(見圖2、圖4)，環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，第一真空密封槽11、第三真空密封槽13內(nèi)設(shè)有真空密封圈15，真空密封圈15能夠與環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，密封能夠保證低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

下法蘭5分別與內(nèi)筒體3的第二真空密封槽12、外筒體4的第四真空密封槽14構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間(見圖3、圖5)，環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，第二真空密封槽12、第四真空密封槽14內(nèi)設(shè)有真空密封圈15，真空密封圈15能夠與環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，密封能夠保證低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。

上法蘭2、下法蘭5通過螺栓10設(shè)置在內(nèi)筒體3、外筒體4上，在本實施例中，使用36根周向均布的內(nèi)六角M10螺栓壓緊，保證真空密封圈15至少與第一真空密封槽11、第三真空密封槽13以及上法蘭2圍成的環(huán)形封閉空間(橫截面為封閉矩形)的左右平行的2個面接觸，保證真空密封圈15至少與第二真空密封槽12、第四真空密封槽14以及下法蘭5圍成的環(huán)形封閉空間(橫截面為封閉矩形)的左右平行的2個面接觸，在使用真空獲得設(shè)備對低溫恒溫器進(jìn)行真空獲得時保證此處的真空密封。

靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7用于安裝引出電極，如圖1所示，在本實施例中，外筒體4上設(shè)有3個靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7。靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7的一端密封焊接在外筒體4上，靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7的開口一端(遠(yuǎn)離外筒體4的一端)的端面上設(shè)有第五真空密封槽，第五真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，引出電極(圖中未標(biāo)出)上配有與靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7的開口一端相對應(yīng)的第一安裝法蘭(第一安裝法蘭與引出電極之間密封連接)，第一安裝法蘭通過螺栓將引出電極設(shè)置在靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7內(nèi)，第一安裝法蘭與第五真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，第五真空密封槽內(nèi)的真空密封圈能夠與環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，密封能夠保證低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。(密封結(jié)構(gòu)同上法蘭2、下法蘭5與內(nèi)筒體3、外筒體4的密封結(jié)構(gòu)一致)

如圖1所示，束流引出系統(tǒng)支撐筒8的一端密封焊接在外筒體4上，用于安裝束流引出系統(tǒng)(圖中未標(biāo)出)，束流引出系統(tǒng)支撐筒8的開口一端(遠(yuǎn)離外筒體4的一端)的端面上設(shè)有第六真空密封槽，第六真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，束流引出系統(tǒng)上配有與束流引出系統(tǒng)支撐筒8的開口一端相對應(yīng)的第二安裝法蘭(第二安裝法蘭與束流引出系統(tǒng)之間密封連接)，第二安裝法蘭通過螺栓將束流引出系統(tǒng)設(shè)置在束流引出系統(tǒng)支撐筒8內(nèi)，第二安裝法蘭與第六真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，第六真空密封槽內(nèi)的真空密封圈能夠與環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，密封能夠保證低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。(密封結(jié)構(gòu)同上法蘭2、下法蘭5與內(nèi)筒體3、外筒體4的密封結(jié)構(gòu)一致)

如圖1所示，徑向束流探測靶支撐筒9的一端密封焊接在外筒體4上，用于安裝徑向束流探測靶(圖中未標(biāo)出)，徑向束流探測靶支撐筒9的開口一端(遠(yuǎn)離外筒體4的一端)的端面上設(shè)有第七真空密封槽，第七真空密封槽內(nèi)設(shè)有真空密封圈，徑向束流探測靶上配有與徑向束流探測靶支撐筒9的開口一端相對應(yīng)的第三安裝法蘭(第三安裝法蘭與徑向束流探測靶之間密封連接)，第三安裝法蘭通過螺栓將徑向束流探測靶設(shè)置在徑向束流探測靶支撐筒9內(nèi)，第三安裝法蘭與第七真空密封槽構(gòu)成封閉的環(huán)形封閉空間，環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面的粗糙度小于1.6μm，第七真空密封槽內(nèi)的真空密封圈能夠與環(huán)形封閉空間的內(nèi)表面形成密封，密封能夠保證低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。(密封結(jié)構(gòu)同上法蘭2、下法蘭5與內(nèi)筒體3、外筒體4的密封結(jié)構(gòu)一致)

如圖1所示，懸掛系統(tǒng)上支撐筒1的一端密封焊接在上法蘭2上，懸掛系統(tǒng)下支撐筒6的一端密封焊接在下法蘭5上，懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25的一端密封焊接在外筒體4上(外筒體4的外側(cè))。在本實施例中，懸掛系統(tǒng)上支撐筒1、懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25各有4根，一一對應(yīng)設(shè)置。懸掛系統(tǒng)上支撐筒1、懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25內(nèi)部設(shè)置的懸掛系統(tǒng)16用于懸掛低溫恒溫器內(nèi)部的超導(dǎo)線圈，并能夠通過懸掛系統(tǒng)16對超導(dǎo)線圈的位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整定位。

懸掛系統(tǒng)上支撐筒1(如圖6所示，懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25內(nèi)的密封結(jié)構(gòu)同圖6一致，只是內(nèi)部安裝的懸掛系統(tǒng)16的方向不同)、懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25內(nèi)設(shè)有安裝擋板21，安裝擋板21與懸掛系統(tǒng)上支撐筒1、懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25之間通過密封焊接形成環(huán)形的第一焊縫17；

安裝擋板21中間設(shè)有穿孔22，懸掛系統(tǒng)16穿過穿孔22設(shè)置在懸掛系統(tǒng)上支撐筒1、懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25內(nèi)，懸掛系統(tǒng)16與穿孔22之間設(shè)有真空密封波紋管24，真空密封波紋管24頂端與懸掛系統(tǒng)16通過密封焊接形成環(huán)形的第三焊縫19；

真空密封波紋管24的底端與穿孔22之間設(shè)有墊片23，墊片23與穿孔22之間通過密封焊接形成環(huán)形的第二焊縫18，墊片23與真空密封波紋管24的底端之間通過密封焊接形成環(huán)形的第四焊縫20；

第一焊縫17、第二焊縫18、第三焊縫19、第四焊縫20采用氬弧焊真空密封焊接，所構(gòu)成的密封能夠保證低溫恒溫器內(nèi)的真空度小于1X10^-4Pa。真空密封波紋管24和上述四個密封焊接的環(huán)形焊縫使得懸掛系統(tǒng)16能夠在真空環(huán)境中進(jìn)行調(diào)整，從而滿足設(shè)置在懸掛系統(tǒng)16上的超導(dǎo)線圈在真空環(huán)境中的精確定位的需要。

在本實施例中，低溫恒溫器所需要的真空密封處共21處，包括上法蘭2與內(nèi)筒體3的真空密封(1處)、上法蘭2與外筒體4的真空密封(1處)、下法蘭5與內(nèi)筒體3的真空密封(1處)、下法蘭5與外筒體4的真空密封(1處)、懸掛系統(tǒng)支撐筒(包括4根懸掛系統(tǒng)上支撐筒1、4根懸掛系統(tǒng)下支撐筒6、4根懸掛系統(tǒng)橫向支撐筒25)與懸掛系統(tǒng)16的真空密封(共12處)，還包括靜電偏轉(zhuǎn)板引出電極支撐筒7與引出電極的真空密封(共3處)、徑向束流探測靶支撐筒9與徑向束流探測靶的真空密封(1處)、束流引出系統(tǒng)支撐筒8與束流引出系統(tǒng)的真空密封(1處)。在這21處真空密封共同作用下，使用真空獲得設(shè)備對低溫恒溫器進(jìn)行真空獲得時能夠保證低溫恒溫器真空度好于1X10^-4Pa，同時懸掛系統(tǒng)16能夠在低溫恒溫器的真空環(huán)境中對超導(dǎo)線圈的位置進(jìn)行調(diào)整。

本發(fā)明所述的裝置并不限于具體實施方式中所述的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。