真空射频连接器的国产化及其应用

发布日期:2023-03-28 浏览量:1

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【项目概况】 

真空射频连接器(Feedthrough)是一种可以穿过真空腔壁,在大气与真空间进行直流、射频(微波)功率和信号传输的密封装置。

2018年之前,我国的真空连接器市场主要是由日本的京瓷公司、美国的MPF和SST、英国的TC等公司垄断。多年来国内的真空连接器一直在直流和低频段发展,适用于高频段的真空射频连接器多年来一直依赖于进口。

为了满足国内对真空连接器高频段的迫切需求,项目团队联合相关单位经过7年多不断改进、实践,自主研发生产了50Ω高性能真空射频连接器,该款产品经过超高真空、超高温、极限低温、高气压、高电压、高电流、微波性能等一系列测试,产品插入损耗低,性能稳定、质量过硬,可适用于多种环境。该款产品,填补了国内该款产品“空白”,打破该项技术国外垄断。


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高低温性能测试


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超低温性能测试


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极高温性能测试/电压击穿测试


【关键技术】  

真空射频连接器采用陶瓷和金属封接,由于陶瓷介电常数较大,往往存在阻抗匹配不好的问题,射频信号的传输质量不高,带宽窄,损耗大,给真空射频连接器的使用带来了很大的限制。项目团队联合相关单位,依据射频理论,采用计算机仿真技术,对内部结构做了阻抗匹配和优化,大幅扩展了真空射频连接器的带宽并降低了对传输信号的损耗,突破了真空射频连接器的应用瓶颈。

研制的真空连接器具有以下特点:

(1)广泛的工作温度,从1.5K~920K,可用于太空和高温环境;

(2)极低的真空漏率,≤5×10-13Pa•m3/s,适用于超高真空应用;

(3)高达K波段的频率范围,DC~18GHz,突破以往的使用限制;

(4)低的插入损耗, S21<-1dB,在使用频段内传输高质量信号。

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【应用领域和市场前景】  

该器件尤其适用于涉及真空、极端使用温度且有提取直流和射频信号需求的装置,如科研院所的各种粒子加速器,产业及定制化的真空设备、航天航空器件等,具有广泛的应用场景。随着我国真空射频领域技术的发展,对真空连机器的需求是持续性的,规模化的市场应用存在且不断上升,国内目前每年需求量正呈增长趋势。

该项目技术成熟稳定,已经和各大科研院所有多次密切的合作,例如成功应用于上海光源的高性能Feedthrough(图a),中国科学院上海高等研究所的WPM(图b),中国原子能科学研究院的波纹管BPM(图c)等。

束流位置监测器(BPM)是粒子加速器中最为常见的束流诊断设备,对于电子或正电子加速器而言又以条带电极型和钮扣电极型探头为主,其电极输出信号中除包含束团位置信息外,还包含束团电荷量、束团长度等信息。项目团队从BPM原理图着手,设计对应的机械结构,采用电子束和钎焊等先进焊接工艺,通过真空和电性能检测,成功的实现了真空射频连接器在束流位置监测器上的应用并批量定制化生产,为我国粒子加速器领域的发展和国产自主化贡献了一份力量。


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图a


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图b


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图c


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