專利名稱：鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料線性加速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及線性加速器，尤其涉及一種具有電介質(zhì)復(fù)合材料的線性加速器，其中該電介 質(zhì)復(fù)合材料被澆鑄以填充加速器傳輸線中的導(dǎo)體電極之間的空間，該鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料 具有較高的介電常數(shù)從而能沿粒子加速軸產(chǎn)生較高的電壓脈沖梯度。
背景技術(shù)：
粒子加速器用于增加帶電原子粒子比如電子、質(zhì)子、或帶電原子核的能量，于是核子物 理學(xué)家可對它們進(jìn)行研究。使高能量的帶電原子粒子加速運(yùn)動(dòng)以與靶原子碰撞，并用探測器 觀察產(chǎn)物。在很高的能量處，帶電粒子能使靶原子中的細(xì)胞核分裂并與其他粒子相互作用。 產(chǎn)生能揭示物質(zhì)基本單元的性質(zhì)和特性的轉(zhuǎn)換。在開發(fā)核聚變裝置以及用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域比如癌 癥治療方面，粒子加速器也是重要的工具。
需要改善線性加速器的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，以便在緊湊型結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較高的電壓脈沖梯度，從 而能在緊湊型部件中產(chǎn)生、加速并控制加速粒子。特別地，非常需要將能傳播電波的高介電 常數(shù)材料結(jié)合到緊湊型Blumlein基線性加速器中以產(chǎn)生較高的電壓脈沖梯度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面包括一種緊湊型線性加速器，其包括至少一個(gè)傳輸線，該傳輸線朝著橫 向加速軸從第一端延伸到第二端，用于傳播通過其的電波從而沿加速軸產(chǎn)生脈沖梯度，各個(gè) 傳輸線包括第一導(dǎo)體，該導(dǎo)體具有第一端和鄰近加速軸的第二端；鄰近第一導(dǎo)體的第二導(dǎo) 體，該第二導(dǎo)體具有第一端和鄰近加速軸的第二端；和鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料，該復(fù)合材料 填充第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體之間的空間并包括至少一種有機(jī)聚合物和至少一種其介電常數(shù)高于 有機(jī)聚合物的介電常數(shù)的顆粒填料。
本發(fā)明另一方面包括一種制造線性加速器的方法，其包括鑄造至少一種電介質(zhì)復(fù)合材 料板，該電介質(zhì)復(fù)合材料板包括至少一種有機(jī)聚合物和至少一種介電常數(shù)高于有機(jī)聚合物的 介電常數(shù)的顆粒填料；用第二電介質(zhì)復(fù)合材料涂覆鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料板，該第二電介質(zhì) 復(fù)合材料的介電常數(shù)高于鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料板的介電常數(shù)；將兩個(gè)導(dǎo)體壓向各個(gè)涂有第 二電介質(zhì)復(fù)合材料的鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料板，以便將第二電介質(zhì)復(fù)合材料從其間擠出，從 而用第二電介質(zhì)復(fù)合材料完全填充三點(diǎn)區(qū)。
本發(fā)明另一方面包括一種制造線性加速器的方法，其包括使至少一個(gè)導(dǎo)體位于模腔內(nèi)； 用電介質(zhì)復(fù)合材料填充模腔從而至少部分地使導(dǎo)體浸沒在該復(fù)合材料中，該電介質(zhì)復(fù)合材料 包括至少一種有機(jī)聚合物和至少一種介電常數(shù)大于有機(jī)聚合物的介電常數(shù)的顆粒填料空間； 以及固化電介質(zhì)復(fù)合材料以便整體鑄造電介質(zhì)復(fù)合材料和導(dǎo)體。
構(gòu)成本發(fā)明公開一部分的附圖如下所述。
圖l所示為本發(fā)明的線性加速器中的單個(gè)傳輸線的側(cè)面剖視圖。 圖2是圖1中的傳輸線的俯視圖。
圖3所示為本發(fā)明的線性加速器中的單個(gè)不對稱Blumlein模塊的第一實(shí)施方式的側(cè)面剖 視圖，該模塊包括具有不同介電常數(shù)和厚度的第一鑄造電介質(zhì)復(fù)合層和第二鑄造電介質(zhì)復(fù)合層。
圖4所示為本發(fā)明的單個(gè)對稱Blumlein模塊的第二實(shí)施方式的側(cè)面剖視圖，該模塊包括 具有相同的電介質(zhì)常數(shù)和厚度的第一鑄造電介質(zhì)復(fù)合材料和第二鑄造電介質(zhì)復(fù)合材料。 圖5所示為本發(fā)明的第一示例的加速器制造方法中的其內(nèi)具有導(dǎo)體的模具的俯視圖。 圖6是緊接著圖5的將電介質(zhì)復(fù)合材料注入模具中的模腔內(nèi)之后的俯視圖。 圖7是緊接著圖6的從模具中除去整體鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料和導(dǎo)體之后的俯視圖。 圖8所示為本發(fā)明的第二示例的加速器制造方法中的其內(nèi)具有電介質(zhì)復(fù)合材料的模具的 側(cè)視圖。
圖9是緊接著圖8的從模具中制得的鑄造電介質(zhì)復(fù)合材料的側(cè)視圖。
圖10是緊接著圖9的兩個(gè)鑄造電介質(zhì)復(fù)合層的俯視圖，這兩個(gè)鑄造的電介質(zhì)復(fù)合層涂有
第二介電材料，并與導(dǎo)體電極交替設(shè)置以壓成多層。
圖U所示為緊接著圖IO的線性加速器的最終形態(tài)的側(cè)視圖，或者為線性加速器，其具
有被擠出以填充三點(diǎn)區(qū)的第二電介質(zhì)。
具體實(shí)施例方式
下面對附圖進(jìn)行說明，圖1-2所示為例舉的本發(fā)明的線性加速器中的傳輸線，通常以標(biāo) 示數(shù)字10表示，通常包括至少一根傳輸線。該傳輸線結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)體13、緊鄰第一導(dǎo)體 的第二導(dǎo)體14、和填充導(dǎo)體之間的空間并以此處所述方式鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料15。
如圖所示，傳輸線IO優(yōu)選具有平行板條結(jié)構(gòu)，即窄長結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)典型地具有相同的寬 度但并非必需如此。如圖1和2所示的特定的傳輸線具有長形條或板條形結(jié)構(gòu)，該傳輸線從 第一端11延伸到第二端12，并且具有相對于長度l較窄的寬度Wn。傳輸線的該條帶形結(jié)構(gòu) 有利于將傳播的電信號從第一端11引導(dǎo)到第二端12，從而在第二端處控制輸出脈沖。特別 地，可以通過合適地設(shè)置模塊的寬度，例如通過使寬度成錐形(圖中未顯示)來控制波陣面 形狀。該條帶結(jié)構(gòu)使小型加速器能產(chǎn)生平坦的輸出(電壓)脈沖而不使脈沖變形，從而抑制 粒子束獲得隨時(shí)間變化的能量增益。如此處和權(quán)利要求中所用的，第一端11是與開關(guān)(例如， 圖3中的28)相連的那一端，第二端12是緊鄰負(fù)載區(qū)比如緊鄰用于粒子加速的加速軸16的 輸出脈沖區(qū)的那一端。
圖3和4所示為兩個(gè)例舉的用于不對稱Blumlein操作和對稱Blumlein操作的本發(fā)明中的 鑄造電介質(zhì)復(fù)合材料的線性加速器的實(shí)施方式。典型的Blumlein模塊具有兩個(gè)傳輸線，該傳 輸線包括第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、和第三導(dǎo)體、以及填充第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體之間的空間的第 一電介質(zhì)、和填充第二導(dǎo)體與第三導(dǎo)體之間的空間的第二電介質(zhì)。雖然圖3和4未顯示，{旦 線性加速器還包括相連的高壓電源，用于將第二導(dǎo)體帶充電到高電勢；和開關(guān)(比如，圖 3中的28)，該開關(guān)用于將第二導(dǎo)體帶的高電勢切換到第一導(dǎo)體帶和第三導(dǎo)體帶中的至少一 個(gè)上，從而在相應(yīng)電介質(zhì)層中觸發(fā)相反極性傳播波陣面。
圖3特別顯示了緊湊型線性加速器的第一例舉的實(shí)施方式，該緊湊型線性加速器通常用 標(biāo)示數(shù)字20表示，并且包括與開關(guān)28相連的單個(gè)不對稱Bhimldn模塊(即，兩個(gè)傳輸線)。 如圖3所示，優(yōu)選的不對稱Blumlein模塊的窄條形結(jié)構(gòu)包括三個(gè)成薄帶形的平面導(dǎo)體，該平 面導(dǎo)體被長形但更厚的條帶形電介質(zhì)復(fù)合材料隔離。特別地，第一平面導(dǎo)體帶23和中間的第 二平面導(dǎo)體帶25被填充其間空間的第一電介質(zhì)材料24隔離。此外，第二平面導(dǎo)體帶25和第 三平面導(dǎo)體帶26被填充其間空間的第二電介質(zhì)材料27隔離。優(yōu)選通過電介質(zhì)材料進(jìn)行的隔 離使平面導(dǎo)體帶23、 25和26如圖所示彼此平行。
可選的第三電介質(zhì)材料29也顯示在圖上，其用于罩住平面導(dǎo)體帶和電介質(zhì)復(fù)合帶23-27。 第三電介質(zhì)材料29是本領(lǐng)域已知的作為"電介質(zhì)壁加速器"或"DWA"類型加速器中的電 介質(zhì)套或電介質(zhì)壁，用于組合電波并且僅允許脈沖電壓橫越真空壁，從而縮短應(yīng)力被施加到
真空壁上的時(shí)間并能獲得更高的梯度。在將第三電介質(zhì)材料29用于加速器中之前，其也可以 用作用以轉(zhuǎn)換電波即升高電壓、改變阻抗等的區(qū)域。于是，第三電介質(zhì)材料29和第二端22 通常鄰近如箭頭16所示的負(fù)載區(qū)。特別地，箭頭16表示粒子加速器中的加速軸，其指向粒 子加速方向。優(yōu)選加速方向取決于通過兩個(gè)電介質(zhì)帶的快傳輸線和慢傳輸線的路徑。
如圖3所示，開關(guān)28在Blumlein模塊中的第一端21處與平面導(dǎo)體帶23、 25、和26各 個(gè)第一端相連。開關(guān)用于首先將外部平面導(dǎo)體帶23、 26連接到地電位上，以及將中間導(dǎo)體帶 25連接到高壓電源(未顯示)上。然后，操作開關(guān)28以在第一端處形成短路從而觸發(fā)通過 Blumlein模塊的傳播電壓波陣面，并在第二端處產(chǎn)生輸出脈沖。特別地，開關(guān)28能在至少一 種從第一端到第二端的電介質(zhì)中觸發(fā)相反極性傳播波陣面，這依賴于構(gòu)造的Blumlein模i央是 用于對稱操作或用于不對稱操作。
如圖3所示，當(dāng)構(gòu)造的Bkimlein模塊用于不對稱操作時(shí)，Blumlein模塊包括具有不同介 電常數(shù)和厚度(dl^d2)的電介質(zhì)復(fù)合材料層24、 27。 Blumlein的不對稱操作產(chǎn)生不同的通 過電介質(zhì)層的傳播波速。優(yōu)選第二電介質(zhì)復(fù)合帶27的傳播速度基本上低于第一電介質(zhì)帶24 的傳播速度，比如實(shí)施例為3:1，其中傳播速度分別由V2、和v限定，其中力=Ui2E2)"05并 且v產(chǎn)0!,e,產(chǎn)s;滲透率li"和電容率e,是第一電介質(zhì)材料的材料常數(shù)；滲透率U2、和電容 率E2是第二電介質(zhì)材料的材料常數(shù)。通過選擇用于第二電介質(zhì)帶的材料，使其具有比第一電 介質(zhì)帶的介電常數(shù)即！M^更大的介電常數(shù)即U2^可達(dá)到上述目的。如圖3所示，例如，第 一電介質(zhì)帶的厚度用山表示，第二介質(zhì)帶的厚度用d2表示，其中d2大于山。通過將d2設(shè)置
得大于d"不同空間與不同介電常數(shù)的組合可使第二平面導(dǎo)體帶25的兩個(gè)側(cè)面上具有相同的 特性阻抗z。值得注意的是，雖然兩個(gè)等分面上的特性阻抗可以相同，但通過各個(gè)等分面的
信號傳播速度不一定相同。
圖4所示為用附圖標(biāo)記30表示的線性加速器中的對稱Blumleiii構(gòu)造，該構(gòu)造包括與第 一鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料34和第二鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料37多層交替設(shè)置的第一導(dǎo)體33、 第二導(dǎo)體35和第三導(dǎo)體36。然而，當(dāng)構(gòu)造的Blumlein模塊用于對稱操作時(shí)，電介質(zhì)復(fù)合材 料帶34、 35具有相同的介電常數(shù)，并且其厚度和寬度(d產(chǎn)d2)也是相同的。此外，如圖4 所示，還設(shè)置有非常接近于第二電介質(zhì)復(fù)合材料帶37的磁性材料40，從而抑制波陣面在該 條帶上傳播。通過該方式，開關(guān)適合于僅觸發(fā)第一電介質(zhì)復(fù)合材料帶34中傳播的相反極性波 陣面。
優(yōu)選開關(guān)28和38是適用于不對稱Blumlein模塊操作或?qū)ΨQBlumlein模塊操作的開關(guān)， 比如，氣體放電閉合開關(guān)、表面放電閉合開關(guān)、固態(tài)開關(guān)、光電導(dǎo)開關(guān)。進(jìn)一步優(yōu)選可以合
適地選擇開關(guān)和電介質(zhì)材料的類型/尺寸，從而使緊湊型加速器能在各種加速梯度、包括例如 超過每米20兆伏的梯度處運(yùn)行。然而，作為一種設(shè)計(jì)，也可以實(shí)現(xiàn)更低的梯度。優(yōu)選使用本 發(fā)明的電介質(zhì)復(fù)合材料制造的Blumlein模塊可以進(jìn)行層疊，以形成單加速單元，即包括至少 一個(gè)與第一Blumlein模塊成列層疊的附加Blumlein模塊。疊層可以具有不同的介電常數(shù)和厚 度。
通常，用于圖1中的層15、圖3中的層24和27、以及圖4中的層34和37的鑄造電介 質(zhì)復(fù)合材料通常是如美國專利No.6,608,760中所述的類型，在此將其引入本發(fā)明，但本發(fā)明 使用鑄造工藝而非軋制成形工藝制造，從而具有優(yōu)選的用于高能粒子加速的2 40的較高介 電常數(shù)。于是，鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料包括至少一種有機(jī)聚合物和至少一種顆粒填料，該有 機(jī)聚合物和顆粒填料被鑄造在一起形成復(fù)合材料基體。顆粒填料的介電常數(shù)大于有機(jī)聚合物 的介電常數(shù)。優(yōu)選至少一種有機(jī)聚合物具有高于14(TC的Tg，并且鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料的 介電常數(shù)在-55 125"C的溫度范圍內(nèi)的變化小于15%。鑄造該電介質(zhì)復(fù)合材料可使本發(fā)明的 傳輸線具有超過100kV/cm的極高擊穿電壓。
優(yōu)選顆粒填料是具有立方晶體結(jié)構(gòu)的非耐火型鐵電體顆粒，該顆粒在較寬的溫度范圍內(nèi) 具有較高的且變化穩(wěn)定的介電常數(shù)。此處使用的術(shù)語"非耐火型鐵電體顆粒"是指由一種或 多種鐵電材料制成的顆粒。優(yōu)選鐵電材料包括鈦酸鋇、鈦酸鍶、鋇釹鈦酸鹽、鋇鍶鈦酸鹽、 鋯酸鎂、二氧化鈦、鈦酸鈣、鋇鎂鈦酸鹽、鉛鋯鈦酸鹽和它們的混合物。
此外，用于本發(fā)明的鐵電體顆粒可以具有約20 約150納米的粒度。優(yōu)選顆粒實(shí)質(zhì)上為 納米顆粒，也就是說，該顆粒具有小于100納米的粒度，優(yōu)選具有約50納米的粒度。還優(yōu)選 至少50%的鐵電體顆粒具有50 100納米的粒度，優(yōu)選具有40 60納米的粒度。用于本發(fā)明 的鐵電體顆粒優(yōu)選通過非耐火法比如沉淀法制造，比如例舉的由TPL有限公司制造的50納 米的鈦酸鋇納米顆?；蜮佀徭J納米顆粒。
鐵電體顆粒與至少一種聚合物組合以形成電介質(zhì)層。鐵電體顆?？梢耘c包括一種或多種 樹脂的電介質(zhì)層中的殘余物一起存在于電介質(zhì)層中，并且在該電介質(zhì)層中，鐵電體顆粒的量 優(yōu)選為約10 80wtn/?；蛘邇?yōu)選為約15 50vol%，最優(yōu)選為約20 40vol%。鐵電體顆粒優(yōu)選 與一種或多種通常用于制造電介質(zhì)印刷電路板層的樹脂組合使用。樹脂可以包括如下材料 比如，硅酮樹脂、氰酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、Kapton材料、雙馬來酰亞胺三嗪樹 脂、聚氨酯樹脂、上述樹脂的混合物、以及任何可用于制造電介質(zhì)基底材料的其他樹脂。優(yōu) 選樹脂是具有較高Tg的樹脂。較高的Tg是指使用的樹脂應(yīng)當(dāng)具有高于14(TC的固化Tg。進(jìn)
一步優(yōu)選樹脂的Tg超過160°C，最優(yōu)選超過180。C。優(yōu)選的樹脂是AlliedSignal有限公司制 造的406-N樹脂。
雖然用于本發(fā)明的電介質(zhì)復(fù)合材料實(shí)質(zhì)上與美國專利No.6,608,760中公開的電介質(zhì)復(fù)合 材料相同，但本發(fā)明中的制造方法利用了鑄造方法，以制備用于線性加速器的鑄造的電介質(zhì) 復(fù)合材料的平板層。
圖5-7中顯示了制造線性加速器的第一例舉的方法。模具50具有模腔51，該模腔內(nèi)間隔 地設(shè)置了導(dǎo)體，比如導(dǎo)體平板/條帶52。在圖6中，將尚未固化的和液體電介質(zhì)復(fù)合材料漿料 注入或以其他方式引入模腔中以至少部分地浸沒導(dǎo)體。然后，在合適的溫度和壓力處固化電 介質(zhì)復(fù)合材料。例如，固化溫度可以為50 150 。C，壓力可以在約100 約1500 psi的范圍 內(nèi)變化。在固化后，如圖7所示，鑄造體54基本上被制造成模腔的形狀，該鑄造體中的鑄造 電介質(zhì)復(fù)合材料圍繞導(dǎo)體電極，以便最小化邊緣處的電場。
圖8-11所示為制造本發(fā)明的線性加速器的第二例舉方法。在圖8中，設(shè)置模具60，其中 將電介質(zhì)復(fù)合材料的漿料61注入或以其他方式引入模腔內(nèi)，如圖9所示，從模具60中得到 電介質(zhì)復(fù)合材料板61，該電介質(zhì)復(fù)合材料板被鑄造成模具的形狀。在圖10中，鑄造的電介 質(zhì)復(fù)合材料61上層疊有與導(dǎo)體電極71、 72、和73交替設(shè)置的附加鑄造電介質(zhì)復(fù)合材料(附 圖標(biāo)記62、 63、和64)。然而，在組合各層之前，圖10還顯示在電介質(zhì)平板的接觸面上涂 敷有更高介電常數(shù)的第二材料(附圖標(biāo)記65、 66、 67、 68、和69)。第二介電材料也優(yōu)選為 此處所述的電介質(zhì)復(fù)合材料類型，但其具有更高濃度的具有較高介電常數(shù)的納米顆粒。然后 如箭頭74和75所示，將導(dǎo)體71、 72、和73壓向涂覆第二電介質(zhì)的電介質(zhì)平板61 、 62、 63、 和64,從而將第二電介質(zhì)材料從導(dǎo)體與電介質(zhì)復(fù)合材料板之間擠出。優(yōu)選導(dǎo)電電極上涂有導(dǎo) 電層、半導(dǎo)電層、絕緣層、或半絕緣層中的一種。圖ll所示為用該方式制造的線性加速器的 最終形態(tài)80，其中第二介電材料81-83填充導(dǎo)體與電介質(zhì)復(fù)合材料板的分離處的三點(diǎn)區(qū)。通 過該方式，可降低邊緣處的電場以提高性能。
為使電介質(zhì)層具有強(qiáng)度，電介質(zhì)層可以包括可選的第二填充材料。第二填充材料的例子 包括織物材料或非織物材料，比如，石英、石英玻璃、電子分級玻璃、和陶瓷、以及聚合物 比如芳族聚酰胺、液晶聚合物、芳香族聚酰胺、或聚酯、細(xì)粒材料比如陶瓷聚合物、以及其 它常用于制造印刷電路板襯底的填料和增強(qiáng)材料。在電介質(zhì)層中，可選的第二填充材料的量 可為約20 70 wt%，優(yōu)選為約35 65 wt%。
本發(fā)明中的電介質(zhì)材料可包括其他可選的常用于制造電介質(zhì)層的成分。例如，為增加電 介質(zhì)層的強(qiáng)度，電介質(zhì)顆粒和/或第二填充材料可以包括粘合劑以粘結(jié)填料與樹脂材料。此夕卜，
用于本發(fā)明的樹脂組合物可以包括偶聯(lián)劑比如硅垸偶聯(lián)劑、鋯酸鹽和鈦酸鹽。此外，用于本 發(fā)明的樹脂組合物可以包括表面活性劑和潤濕劑以控制顆粒團(tuán)聚或涂層表面的外觀。使用本 發(fā)明的樹脂/鐵電體顆粒制造的電介質(zhì)層優(yōu)選具有大于0.005英寸的厚度。
雖然本發(fā)明描述了特定的操作程序、材料、溫度、參數(shù)、以及特定的實(shí)施方式，但本發(fā) 明并不限于此。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的某些改進(jìn)和變換是顯而易見的，從而也 在附后的本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種緊湊型線性加速器，包括至少一個(gè)傳輸線，所述傳輸線朝著橫向加速軸從第一端延伸到第二端，通過其來傳播電波從而沿加速軸施以脈沖梯度，各個(gè)傳輸線包括第一導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體具有第一端和鄰近加速軸的第二端；鄰近所述第一導(dǎo)體的第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體具有第一端和鄰近加速軸的第二端；和鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料，所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料填充所述第一導(dǎo)體與所述第二導(dǎo)體之間的空間，其包括至少一種有機(jī)聚合物和至少一種介電常數(shù)比所述有機(jī)聚合物大的顆粒填料。
2. 如權(quán)利要求1所述的緊湊型線性加速器，其特征在于，所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體以及所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料具有從所述第一端縱向延 伸到所述第二端的平行板條結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的緊湊型線性加速器，其特征在于，兩個(gè)所述傳輸線向所述橫向加速軸延伸，以形成Blumldn模塊，所述Blumlein模塊包括第一導(dǎo)體、第二導(dǎo)體、在所述第一導(dǎo)體與所述第二導(dǎo)體之間的電介質(zhì)復(fù)合材料、鄰近所述第 二導(dǎo)體并具有第一端和鄰近加速軸的第二端的第三導(dǎo)體、以及第二電介質(zhì)復(fù)合材料，所述第二電介質(zhì)復(fù)合材料填充所述第二導(dǎo)體與所述第三導(dǎo)體之間的空間，其包括至少一種有機(jī)聚合 物和至少一種介電常數(shù)比所述有機(jī)聚合物大的顆粒填料。
4. 如權(quán)利要求3所述的緊湊型線性加速器，其特征在于，所述第一電介質(zhì)復(fù)合材料和所述第二電介質(zhì)復(fù)合材料具有不同的介電常數(shù)，從而形成不 對稱Blumlein模塊。
5. 如權(quán)利要求3所述的緊湊型線性加速器，其特征在于，所述第一電介質(zhì)復(fù)合材料和所述第二電介質(zhì)復(fù)合材料具有相同的介電常數(shù)，從而形成對 稱Blumlein模塊。
6. 如權(quán)利要求3所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 還包括至少一個(gè)與所述第一 Blumlein模塊對齊層疊的附加Blumlein模塊。
7. 如權(quán)利要求1所述的緊湊型線性加速器，其特征在于，所述第一導(dǎo)體和所述第二導(dǎo)體上涂有選自于由導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層、半絕緣層、和絕緣層 所構(gòu)成的組的材料。
8. 如權(quán)利要求l所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料的厚度大于0.005英寸。
9. 如權(quán)利要求1所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料的介電常數(shù)為2 40。
10. 如權(quán)利要求1所述的緊湊型線性加速器，其特征在于，所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料在經(jīng)受-55 125'C的溫度時(shí)介電常數(shù)的變化小于15%。
11. 如權(quán)利要求1所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料的擊穿電壓大于100kV/cm。
12. 如權(quán)利要求1所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述至少一種顆粒填料的粒度基本上在約20 150納米之間。
13. 如權(quán)利要求12所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述至少一種顆粒填料包括具有立方晶體結(jié)構(gòu)的非耐火鐵電體顆粒。
14. 如權(quán)利要求13所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述電介質(zhì)復(fù)合材料包括約10 80wty。的鐵電體顆粒。
15. 如權(quán)利要求13所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述鐵電體顆粒是鋇基陶瓷顆粒。
16. 如權(quán)利要求13所述的緊湊型線性加速器，其特征在于， 所述鐵電體顆粒選自于由鈦酸鋇、鈦酸鍶、以及它們的混合物所構(gòu)成的組。
17. —種制造線性加速器的方法，包括鑄造至少一種電介質(zhì)復(fù)合材料板，所述電介質(zhì)復(fù)合材料板包括至少一種有機(jī)聚合物和至 少一種介電常數(shù)比所述有機(jī)聚合物大的顆粒填料；用第二電介質(zhì)復(fù)合材料涂覆所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料板，所述第二電介質(zhì)復(fù)合材料的 介電常數(shù)高于所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料板的介電常數(shù)；以及將兩個(gè)導(dǎo)體壓向各個(gè)涂有第二電介質(zhì)復(fù)合材料的鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料板，以便將所述 第二電介質(zhì)復(fù)合材料從其間擠出，使所述第二電介質(zhì)復(fù)合材料完全填充三點(diǎn)區(qū)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于， 至少兩個(gè)所述電介質(zhì)復(fù)合材料板被鑄造并涂有所述第二電介質(zhì)復(fù)合材料，并且至少三個(gè) 導(dǎo)體被設(shè)置并以交替層方式與所述涂有第二電介質(zhì)復(fù)合材料的鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料板壓合 在一起。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述第二電介質(zhì)復(fù)合材料還包括更高濃度 的高介電常數(shù)的納米顆粒。
20. —種制造線性加速器的方法，包括 使至少一個(gè)導(dǎo)體置于模腔內(nèi)；用電介質(zhì)復(fù)合材料填充模腔從而至少部分地使導(dǎo)體浸沒在所述電介質(zhì)復(fù)合材料中，所述電介質(zhì)復(fù)合材料包括至少一種有機(jī)聚合物和至少一種介電常數(shù)比有機(jī)聚合物大的顆粒填料；以及固化所述電介質(zhì)復(fù)合材料以整體鑄造電介質(zhì)復(fù)合材料和導(dǎo)體。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，至少兩個(gè)所述導(dǎo)體在模腔中彼此間隔，從而與所述鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料形成交替層設(shè)置。
全文摘要
一種線性加速器，該線性加速器通過無溶劑制造工藝由鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料層與導(dǎo)體電極整體形成，該鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料優(yōu)選具有在有機(jī)聚合物比如熱固性樹脂中的納米顆粒填料。通過使用該鑄造的電介質(zhì)復(fù)合材料，加速器中的傳輸線中的關(guān)鍵絕緣層的介電常數(shù)得到提高，同時(shí)使加速器保持較高的介電強(qiáng)度。
文檔編號H05H9/00GK101375644SQ200680050561
公開日2009年2月25日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者H·M·斯托勒, 戴維·M·桑德爾, 斯蒂芬·桑帕揚(yáng), 柯克·斯倫斯 申請人:勞倫斯利弗莫爾國家安全有限公司;Tpl公司