(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210987908.0 (22)申请日 2022.08.17 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 王洁　惠行健　王盛　刘国明　 许章炼　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 钱宇婧 (51)Int.Cl. H05H 7/00(2006.01) H05H 7/04(2006.01) H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种用于加速 器的新型束屏结构 (57)摘要 本发明公开了一种用于加速器的新型束屏 结构， 包括内屏及外屏， 其中， 外屏的内壁沿周向 设置有四个冷却管道， 所述内屏包括两个固定 板， 其中一个固定板的中部焊接于一个 冷却管道 的外壁上， 另一个固定板的中部焊接于另一个 冷 却管道的外壁上， 且两个固定板相对分布， 且两 个固定板之间有间隙； 外屏的侧壁上设置有若干 圆角矩形排气孔， 其中， 所述圆角 矩形排气孔位 于各冷却管道之间， 固定板与所在冷却管道及其 相邻冷却管道之间的圆角矩形排气孔相平行， 且 所述固定板与所在冷却管道及其相邻冷却管道 的轴线相平行， 该结构具有加工难度低、 阻抗小、 能够避免光子逸出到排气孔及冷却效率高等特 点。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115334736 A 2022.11.11 CN 115334736 A 1.一种用于加速器的新型束屏结构， 其特征在于， 包括内屏及外屏， 其中， 外屏的内壁 沿周向设置有四个冷却管道(5)， 所述内屏包括两个固定板， 其中一个固定板的中部焊接于 一个冷却管道(5)的外壁上， 另一个固定板的中部焊接于另一个冷却管道(5)的外壁上， 且 两个固定 板相对分布， 且两个固定 板之间有间隙； 外屏的侧壁上设置有若干圆角矩形排气孔(2)， 其中， 所述圆角矩形排气孔(2)位于各 冷却管道(5)之间， 固定板与所在冷却管道(5)及其相邻冷却管道(5)之间的圆角矩形排气 孔(2)相平行， 且所述固定 板与所在冷却管道(5)及其相邻冷却管道(5)的轴线相平行。 2.根据权利要求1所述的用于加速器的新型束屏结构， 其特征在于， 所述冷却管道(5) 的横截面 为D型结构。 3.根据权利要求1所述的用于加速器的新型束屏结构， 其特征在于， 各冷却管道(5)沿 周向均匀分布。 4.根据权利要求1所述的用于加速器的新型束屏 结构， 其特征在于， 固定板的内侧面上 设置有第一铜镀层(6)。 5.根据权利要求4所述的用于加速器的新型束屏 结构， 其特征在于， 所述外屏的内壁上 设置有第二镀铜层。 6.根据权利要求1所述的用于加速器的新型束屏 结构， 其特征在于， 外屏的外侧套接有 支撑结构(3)。 7.根据权利要求1所述的用于加速器的新型束屏 结构， 其特征在于， 所述固定板内侧面 的中部设置有第一锯齿状结构(1)。 8.根据权利要求7所述的用于加速器的新型束屏结构， 其特征在于， 冷却管道(5)的外 壁上设置有第二锯齿状结构(4)。 9.根据权利要求1所述的用于加速器的新型束屏 结构， 其特征在于， 所述固定板为半椭 圆结构。 10.根据权利要求1所述的用于加速器的新型束屏结构， 其特征在于， 各冷却管道(5)的 尺寸相同。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115334736 A 2一种用于加速器的新型束屏结构 技术领域 [0001]本发明涉及一种束屏结构， 具体涉及一种用于加速器的新型束屏结构。 背景技术 [0002]高能粒子对撞机是人类探索微观物质结构的主要手段。 但是， 随着理论物理的不 断完善， 现有的质心能量和对撞亮度已经难以满足科学家们对新物理的探究。 因此， 多国物 理学家将目光 转向建造新的大 型对撞机 。 [0003]在加速器 的束流能量进入TeV量级后， 常温下的磁体已经很难满足束流的聚焦和 弯转需要的磁场强度， 因此， 超导磁体成为了必然选择。 受限于高温超导技术的限制， 对撞 机的束流管道必须维持在在2K左右的超低 温下， 这就对低 温冷却系统提出了极高的要求。 此外， TeV能量的弯 转质子束流会在切线 方向持续 发射出每米数瓦特的同步辐射。 这些同步 辐射的能量如果持续作用在高能加速器的超低温束流管道上， 会对低温系统造成极大的额 外负担。 因此， 对于高能对撞机而言， 需要在束流管道内嵌入一个束屏， 用以阻隔高能束流 的同步辐射功率， 防止其直接作用在低温管道上， 降低低温冷却系统的负担。 束屏是高能粒 子加速器和对撞机 真空系统的关键部件之一， 也是未来高能粒子加速器和对撞机建设不可 或缺的核心部件。 束屏的传热性能和结构稳定性优化是目前该领域的前沿问题， 也是难点 问题。 [0004]CEPC‑SPPC是中国科学家提出的新一代对撞机设计， SPPC是在CEPC的基础之上， 将 质子束流能量提高到37.5TeV， 实现75TeV的对撞能量。 目前， 亟需一个适用于SPPC的束屏设 计方案。 [0005]现有技术和不足： [0006]束屏在被光子轰击后， 还会逸出大量气体分子， 造成真空室内部真空度降低。 为了 应对真空室内的气体负载， 束屏需要进行表面镂空处理， 作为排气孔， 利用屏内外的温度 差， 将屏内的气体分子低 温泵送到束屏外部， 以维持束流运行环境的高真空度。 但是， 这种 排气孔在另一方面激发束流管道的电磁振荡， 对束流产生阻抗作用。 对于同步辐 射的处理 方案， 目前主流的有两种： 第一种是利用锯齿状结构， 使得同步辐射光子垂 直入射到束屏 表 面， 这样做可以极大的减少光子的背散射和反射， 将功率很好地俘获在小 范围内； 第二种是 使用电抛光的光子反射结构， 这种结构可以反射大多数光子并被支撑肋片阻挡并吸 收。 [0007]目前束屏结构依旧存在很多缺陷： [0008]1)束屏的冷却管道位于垂直方向的上下两端， 但是同步辐射的直射点是在水平方 向上入射的， 冷却管道距离直射点过远， 这样的设计冷却效率很低。 经计算， 在12.8W/m的同 步辐射功率下， 使用60K的超临界流体液He进行冷却时， 在质量流量为30g/ s的情况下， 该束 屏结构的最高温度达 到了90K。 [0009]2)其次， 由于仅在一端引入光子反射结构， 整个束屏腔体横截面结构不是延垂直 方向的对称结构。 此时束流激励起的电磁振荡也是不对称的， 引入会使得束流弯转的二级 磁场发生 严重畸变， 影响束流的质量， 甚至可能会导 致束流崩溃。说　明　书 1/4 页 3 CN 115334736 A 3