(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 202210929024.X (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 王洁　王盛　孙秋宇　惠行健　 司清宇　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. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) B22F 10/28(2021.01) B22F 10/64(2021.01) B22F 10/85(2021.01)B22F 5/00(2006.01) B33Y 10/00(2015.01) B33Y 40/20(2020.01) B33Y 50/02(2015.01) B33Y 80/00(2015.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 113/10(2020.01) (54)发明名称 一种用于束窗加工的方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于束窗加工的方法， 包 括： 1)建立约束条件， 以二次电子发射系数S、 表 面粗糙度R、 冷却性能C、 热致形变D及排气口面积 Pa作为优化变量X＝{S,R,C,D,P}； 以束窗二次电 子性能、 束窗力学特性及束窗真空性能为优化目 标， 构建总的目标函数， 以形成优化问题； 2)求解 所述优化问题， 得最优二次电子发射系数S、 表面 粗糙度R、 冷却性能C、 热致形变D及排气口面积 Pa； 3)根据最优二次电子发射系数S、 表面粗糙度 R、 冷却性能C、 热致形变D及排气口面积Pa采用增 材制造与激光重熔相结合制备束窗， 该方法具有 制造周期短、 成本低、 缓解材料氧化、 二次电子性 能及传热性能优异和工艺简单的特点。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 115274016 A 2022.11.01 CN 115274016 A 1.一种用于束窗加工的方法， 其特 征在于， 包括： 1)建立约束条件， 以二次电子发射系数S、 表面粗糙度R、 冷却性能C、 热致形变D及排气 口面积Pa作为优化变量X＝{S,R,C,D,P }； 以束窗二次电子性能、 束窗力学特性及束窗真空 性能为优化目标， 构建总的目标函数， 以形成优化问题； 2)求解所述优化问题， 得最优二次电子发射系数S、 表面粗糙度R、 冷却性能C、 热致形变 D及排气口面积Pa； 3)根据最优二次电子发射系数S、 表面粗糙度R、 冷却性能C、 热致形变D及排气口面积Pa 采用增材制造与激光重熔相结合制备束窗。 2.根据权利要求1所述的用于束窗加工的方法， 其特征在于， O(x)为总 的目标函数， E (x)为束窗二次电子性能优化目标函数， S(x)为束窗力学特性优化目标函数， Y(x)为束窗真 空性能优化目标函数， 则有O(x)＝AE(x)+BS(x)+CY(x)， E(x)＝A1Ns+A2NR， S(x)＝B1MC+B2MD+ B3MP， Y(x)＝C1QPa+C2QPs， 其中， A≥0,B≥0,A+B+C＝1， A1≥0,A2≥0,A1+A2＝1， B1≥0,B2≥0,B3 ≥0,B1+B2+B3＝1； C1≥0,C2≥0,C1+C2＝1,Ns及NR分别为束窗二 次电子发射系数指标及表面 形貌指标， Ns及NR的取值区间为(0～ 1)； MC、 MD及MP分别为束窗冷致形变、 热致形变和排气孔 设置致形变， QPa及QPs分别为束窗排气孔 面积致抽气性能及排气孔形状致抽气性能。 3.根据权利要求1所述的用于束窗加工的方法， 其特征在于， 约束条件为： 二次电子发 射系数S小于1， 则E(x)为0； 束窗真空性能优化目标函数Y(x)满足阻抗优化结果。 4.根据权利要求1所述的用于束窗加工的方法， 其特征在于， 增材制造中所采用的激光 器为连续脉冲激光器。 5.根据权利要求1所述的用于束窗加工的方法， 其特征在于， 在增材制造中， 先将激光 器的功率调整为180 ‑240W， 激光间距为60 ‑100 μm， 开始打印基体， 打印完成后， 将激光器调 整为低功率重熔模式， 对基 体表面进行二次重熔。 6.根据权利要求5所述的用于束窗加工的方法， 其特征在于， 对基体表面进行二次重熔 过程中， 激光器的功率为40 ‑60W， 扫描速率为100 ‑400mm/s， 扫描间距为10 ‑50 μm， 扫描方式 为单向扫描或者双向扫描。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115274016 A 2一种用于束窗加工的方 法 技术领域 [0001]本发明属于加工制造技 术领域， 涉及一种用于束窗加工的方法。 背景技术 [0002]束窗(束屏)是高能粒子加速器真空系统的重要部件之一， 其二次电子发射特性、 传热特性等 都会影响束窗的工作性能。 在加速器真空系统中， 由于同步辐射、 束流粒子损失 等原因产生了电子。 电子入射到束窗表面可引起材料二次电子的发射， 由于电子倍增效应， 束窗内会形成电子云。 束流与电子云之间的相互作用可能导致束流耦合不稳定、 束窗温升 高、 束流能量损失、 发射度增大、 头尾不稳定、 尾场、 束流寿命降低， 甚至束流崩溃等。 束窗电 子云问题是高能粒子加速器， 特别是正电荷粒子加速器的关键问题。 [0003]目前关于电子云抑制的方法有很多， 如激光处理的表面、 电磁场、 清除电极、 表面 几何修饰、 低SEY薄膜涂层(如非晶态碳、 不可蒸发吸气剂膜、 TiN)等。 与电场或磁场抑制相 比， 激光处理表面和薄膜涂层方法不需要在真空系统中引入额外的组件。 对于激光表面处 理法， 与薄膜镀膜法相比， 该方法所使用的设备更简单， 不需要真空。 然而， 上述这些方法存 在的问题是部件制造周期长、 成本高、 二次电子性能即传热性能差、 工艺繁琐。 发明内容 [0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点， 提供了一种用于束窗加工的方法， 该方法具有制造周期短、 成本低、 二次电子性能及 传热性能优异和工艺简单的特点。 [0005]为达到上述目的， 本发明所述的用于束窗加工的方法包括： [0006]1)建立约束条件， 以二次电子发射系数S、 表面粗糙度R、 冷却性能C、 热致形变D及 排气口面积Pa作为优化变量X＝{S,R,C,D,P }； 以束窗二次电子性能、 束窗力学特性及束窗 真空性能为优化目标， 构建总的目标函数， 以形成优化问题； [0007]2)求解所述优化问题， 得最优二次电子 发射系数S、 表面粗糙度R、 冷却性能C、 热致 形变D及排气口面积Pa； [0008]3)根据最优二次电子 发射系数S、 表面粗糙度R、 冷却性能C、 热致形变D及排气口面 积Pa采用增材制造与激光重熔相结合制备束窗。 [0009]O(x)为总的目标函数， E(x)为束窗二次电子性能优化目标函数， S(x)为束窗力学 特性优化目标函数， Y(x)为束窗真空性能优化目标函数， 则有O(x)＝AE(x)+BS(x)+CY(x)， E (x)＝A1Ns+A2NR； S(x)＝B1MC+B2MD+B3MP； Y(x)＝C1QPa+C2QPs， 其中， A≥0,B≥0,A+B+C＝1； A1≥ 0,A2≥0,A1+A2＝1； B1≥0,B2≥0,B3≥0,B1+B2+B3＝1； C1≥0,C2≥0,C1+C2＝1,Ns及NR分别为束 窗二次电子发射系数指标及表面形貌指标， Ns及NR的取值区间为(0～1)； MC、 MD及MP分别为束 窗冷致形变、 热致形变和排气孔设置致形变， QPa及QPs分别为束窗排气孔面积致抽气性能及 排气孔形状致抽气性能。 [0010]约束条件为： 二次电子 发射系数S小于1， 则E(x)为0； 束窗真空性能优化目标函数Y (x)满足阻抗优化结果。说　明　书 1/4 页 3 CN 115274016 A 3