Czasopismo | TECHNOLOGIA I AUTOMATYZACJA MONTAŻU | Rocznik 2020 - zeszyt 4

Proces wykonania struktury przyspieszającej do akceleratorów liniowych elektronów

PROCESS OF PERFORMING THE ACCELERATING STRUCTURE FOR LINEAR ELECTRON ACCELERATORS

10.15199/160.2020.4.3

nr katalogowy: 129772
10.15199/160.2020.4.3

Streszczenie

W artykule opisano procesy technologiczne realizowane podczas produkcji struktur przyspieszających liniowych akceleratorów elektronów. Przy wytwarzaniu struktur przyspieszających, dla uzyskania oczekiwanych parametrów końcowych wiązki przyspieszanych elektronów, konieczne jest zachowanie bardzo wysokiej dokładności kolejno wykonywanych operacji technologicznych. Niektóre wymiary wnęk rezonansowych stanowiących podstawę struktury winny być, zgodnie z dokumentacją konstrukcyjną, opracowaną na podstawie wykonanych wcześniej obliczeń i symulacji z wykorzystaniem narzędzi informatycznych rozwiązujących równania różniczkowe cząstkowe, wykonane z dokładnością jednej setnej części milimetra. Dodatkowo, z powodu konieczności wytworzenia we wnętrzu struktury bardzo wysokiej próżni, należy podczas procesu produkcji przestrzegać, określonych przez technologa, dla niektórych operacji technologicznych wręcz sterylnych, warunków czystości prowadzenia prac. Czasochłonność etapów produkcji, drogie materiały, skomplikowane technologie z wykorzystaniem wyspecjalizowanych maszyn i narzędzi, to powody wysokich kosztów produkcji i tym samym konieczne jest stosowanie ciągłej kontroli międzyoperacyjnej. Celem artykułu jest przedstawienie nowego rozwiązania technologicznego polegającego na wykonaniu wnęk z większą tolerancją kluczowych dla procesu przyspieszania elektronów wymiarów oraz połączeniu rezonatorów poprzez ich zlutowanie, łącznie z pozostałymi podzespołami struktury akceleracyjnej, w sposób gwarantujący zachowanie próżni w przestrzeni, w której przyspieszane są elektrony. Dotychczasowo rezonatory połączone dyfuzyjnie wsuwane były do rury wykonanej ze stali kwasoodpornej, która stanowiła płaszcz próżniowy. W końcowej części artykułu opisano sposób likwidacji powstałych w procesie lutowania nieszczelności próżniowych, które stwierdzone, zwłaszcza w końcowych etapach produkcji, powodują duże straty materialne, dlatego też istotne jest zapewnienie możliwości naprawy takich uszkodzeń i to w sposób gwarantujący utrzymanie próżni podczas całego okresu użytkowania akceleratora.

Abstract

The article describes technological processes implemented during the production of accelerating structures for linear electron accelerators. In the production of accelerating structures, in order to obtain the expected final parameters of the electron beam, it is necessary to maintain very high accuracy of successive technological operations. Some dimensions of the resonance cavities constituting the basis of the structure should be in accordance with the design documentation, prepared on the basis of previously performed calculations and simulations with the use of programs solving partial differential equations, made with an accuracy of one hundredth of a millimetre. Additionally, due to the need to create a very high vacuum inside the structure the manufacturing of the structure, it is necessary during the production process to follow the cleanliness conditions of the works, specified by the technologist, for some technological operations. Time consuming production stages, expensive materials, complicated technologies using specialized machines and tools cause high costs and thus require the use of continuous inter-operational control. The article presents a new technological solution consisting in making cavities with higher tolerance of dimensions crucial for the electron acceleration process and connecting the cavities by brazing them together with other components of the accelerating structure in a way that guarantees the vacuum in the space where the electrons are accelerated. Until now, diffusion-connected resonators were inserted into a pipe made of stainless steel, which served as a vacuum jacket. The final part of the article describes the method of liquidation of vacuum leaks formed in the soldering process, which, when found, especially in the final stages of production, cause significant losses. It is, therefore, important to ensure that such damage can be repaired such a way that guarantees a vacuum during the entire life of the accelerator.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Baczewski A., Misiarz A., Kuciak Z., Salwa M., Terka M. 2020. „Stanowisko do badania parametrów struktur przyspieszających akceleratorów elektronów: wymagania i założenia”. Elektronika (4): 15-19.
[2] Groszkowski J. 1978. „Technika wysokiej próżni”. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
[3] Hałas A. 2017. „Technika próżni”. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
[4] Kujawiński Ł., Politowski P., Gabryel R., Kowalska W., Buczek M. 2020. „Odgazowanie struktur przyspieszających liniowych akceleratorów elektronów w celu uzyskania bardzo wysokiej próżni”. Gaz, Woda i Technika Sanitarna (3): 19-21.
[5] Misiarz A., Andrasiak M., Śmierzyński M., Andrasiak M., Piskorski M. 2020. „Automatyzacja procesu obróbki termicznej struktur M. przyspieszających do akceleratorów liniowych”. Elektronika (5): 6-9.
[6] Misiarz A., Trzuskowski J., Latuszek M., Dymowska E., Kaczmarek M., Talarek Ł., Flis P. 2020. „Chłodzenie struktury przyspieszającej w liniowym akceleratorze elektronów płynami o niskiej temperaturze zamarzania”. Gaz, Woda i Technika Sanitarna (2): 18-20.
[7] Sanchez L., Carrillo D., Rodriguez E., Aragon F., Sotelo J., Toral F. 2011. „Development of high precision joints in particle accelerator components performed by vacuum brazing”. Journal of Materials Processing Technology 211(8): 1379-1385.
[8] Singh R., Pant K.K., Shankar L., Yadav D.P., Garg S.R., Raghuvanshi V.K., Mundra G. 2012. „Vacuum Brazing of Accelerator Components”. International Symposium on Vacuum Science & Technology and its Application for Accelerators. Journal of Physics: Conference Series 390 (2012) 012025.
[9] Staszczak M. 2009. „Uzupełnienie do opracowania struktury przyspieszającej, pierwszego modelu akceleratora wysokospecjalistycznego – TOLERANCJE”. Świerk: Opracowanie wewnętrzne NCBJ.
[10] https://laacg.lanl.gov/laacg/services/download_ sf.phtml (Program Superfish).
[11] https://www.3ds.com/products-services/simulia/ products/cst-studio-suite/ (Program CST Microwave Studio).
[12] https://www.qwed.com.pl/quickwave.html (Quick Wave).

Open Access

Zeszyt

2020-4

Twój Koszyk

Open Access

Zeszyt

Czasopisma