产额谱仪的超高真空抽气

以光发射产额谱仪为主的综合谱仪真空系统由三个真空室组成,即分析室、样品制备室和进样室。对前两个室要求极限压强不大于2.7×10~(-8)Pa,对进样室则要求1.33×10~(-4)Pa。该仪器除要求清洁无油外,其分析室工作期间不许用离子泵,以免杂散离子干扰产额谱仪的测量,在非工作期间要求维持不劣于1.33×10~(-6)Pa的压强,以便工作时启动某些泵就能很快达到工作压强。     

上海光源储存环真空系统

上海光源储存环真空系统已于2007年底建成并开始运行.这个真空系统采用了双室结构的薄壁不锈钢真空室,其尺寸公差都小于1mm,真空室安装位置公差都小于2mm;分散的吸收器有序排列在抽气室内,把同步辐射光准直并引入光束线,同时吸收废弃的同步辐射光,把热量转移到真空室外;波纹管内的高频屏蔽机构为单指型,避免了指间接触力和磨擦;(SIP+NEG)复合泵、SIP和TSP共用,采用合理的激活NEG泵和升华钛丝的工艺程序,提供了强大的抽速和容量.真空预调试时各段真空室内的极限真空都达到5×10 -9Pa.全环真空室安装并连通后,大部分真空室不烘烤,只烘烤全环真空泵的情况下,极限真空达到2×10 -8Pa.储存环运行在束流剂量260Ah、能量3.5GeV、流强220mA时,动态压强为0.8×10 -7Pa,束流寿命21h,达到了真空系统的设计指标1.33×10 -7Pa.     

HIRFL-CSR磁元件真空室样机的研制

从结构设计和真空获得两方面介绍了HIRFL-CSR磁元件真空室样机的研制过程,给出了力学计算和实验结果.样机达到了10-10 Pa的超高真空度,研制结果表明HIRFL-CSR工程大型超高真空系统获得6×10-9 Pa的设计指标是可行的.     

兰州重离子冷却储存环超高真空系统首台样机的研制

介绍了兰州重离子冷却储存环(HIRFL-CSR)超高真空系统首台样机的研制过程,给出了实验结果.介绍各真空室结构,对关键标准设备进行了测试与选型.根据实验结果估算出极限真空条件下材料的表面出气率;根据公式估算出钛升华泵的有效抽速并通过实验得到证实;对真空烘烤装置的初步工作也作了介绍.样机达到了3×10-9Pa的设计指标,结果表明HIRFL-CSR工程真空系统的设计方案是可行的.     

光阴极直流高压电子枪的极高真空系统

设计了一套用于光阴极直流高压电子枪的极高真空系统。首先对电子枪真空腔室的钛阳极、阴极和高压陶瓷分别进行表面处理及烘烤除气后确定材料表面放气率,然后对真空室压强进行模拟计算并确定配泵方案,最后在现场组装、检漏后对真空系统进行调试。调试过程中为了保证不能被直接加热的内部阴极杆在烘烤时充分除气,使用ANSYS-Fluent软件的S2S辐射模型对烘烤过程进行模拟并确定烘烤温度与时间。经过真空调试,电子枪腔内真空度为5.6×10~(-10)Pa,满足其极高真空设计要求。     

动态流量法超高真空标准装置

研制成功的动态流量法超高真空标准装置是一台用来校准真空规的绝对真空计量标准。装置由校准系统、微流量计系统、抽气系统和计算机控制系统组成。校准系统采用四球结构 ,校准球室直径为50 0mm。极限真空度为 6 5× 10 - 9Pa ,校准范围为 10 - 2 ～ 10 - 7Pa ,不确定度为 3% (10 - 2 ～ 10 - 6 Pa)和10 % (10 - 7Pa)。     

离子阱低温超高真空系统的研制

离子阱是一种常用于光谱研究的装置,低温超高真空环境是其工作的基本条件.介绍了一套由真空腔体、真空抽气系统、温度监测及控制系统、脉管制冷机等组成的离子阱低温超高真空系统.在三种不同条件下对真空腔体进行抽真空对比试验,分析了影响真空系统极限真空的关键因素.采用超高真空获得方法与工艺,真空系统在常温和低温状态下分别获得了1.9×10-8Pa和5.0×10-10pa的真空度,在高真空绝热条件下,离子阱最低温度达到3.9K.文章最后对该系统的研制过程以及结果进行总结,提出了适用于同类低温超高真空系统设计与研制的相关结论.     

特大型超高真空排气台的研制

为满足中科院高能物理研究所环型正负电子对撞机项目650 MHz/800 kW连续波速调管的超高真空排气需要,北方华创真空研制了由无油干泵和磁悬浮分子泵作为预抽系统,溅射离子泵作为主抽系统的特大型超高真空排气台。设备以温度和真空度作为主要工艺参数,对尺寸达到Φ1600 mm×5000 mm的连续波速调管进行高温真空烘烤排气,极限真空度优于8.0×10~(-8) Pa;烘烤温度25～600℃连续可调,温区均匀性±5℃,具备充氮快速降温功能,整个工艺过程实现自动化控制。     

超导波荡器热负荷测试装置超高真空系统

介绍了超导波荡器热负荷测试装置超高真空系统的设计、调试。通过离子泵、吸气剂泵以及系统低温冷凝面的联合抽气作用,使系统在常温下获得7.8×10-8Pa的真空度,在低温下能够获得1.7×10-8Pa的真空度,满足光源储存环真空系统1.3×10-7Pa的真空度要求。     

碳纳米管阴极电离真空计研制及其性能研究

碳纳米管阴极电离真空计在超高/极高真空测量中具有广阔应用前景,基于碳纳米管阴极研制了测量范围10-9~10-4Pa的电离真空计,真空规管包括了碳纳米管阴极、门极、阳极、反射极和收集极,电路控制系统由高压电源、微弱离子流测量和控制电路组成。实验研究结果表明,不锈钢衬底上直接生长制备的碳纳米管阴极性能良好,开启场强和阈值场强分别为1.9 V/μm和3.9 V/μm,当阳极电流为42μA时,碳纳米管阴极电离真空计本底干扰可降低到1.81×10-9Pa。     

兰州重离子冷却储存环10-10 Pa 大型超高真空系统

形成并成功地实施一套完整的超高真空获得方案,以满足兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSL)6×10-9Pa超高真空度的要求.这套方案包括合理选择和配置真空排气系统及其他设备、合理选择材料、采用真空炉除气及在线烘烤等有效措施及大幅度降低材料出气率等.首先在样机上获得了5×10-10Pa的超高真空度,然后将样机的成功经验应用于HIR-FL-CSR大型超高真空系统.目前,已建成的各子系统真空度达到了(2×10-9～4×10-10)Pa.     

超高真空气相氢渗透系统的研制

报道了超高真空气相氢渗透实验装置的设计及研制。用溅射离子泵获得超高真空，监测室本底真空度为6×10~(－7)Pa。用圆弧刀口银垫片活密封方式对试样进行密封，实验的极限温度可达650℃。采用B－A规对渗透氢流所引起的压强变化进行动态监测，再通过标准漏孔对系统进行标定，从而定量监测氢渗透动力学过程。采用本实验装置，准确地测量了HR－1型奥氏体不锈钢的氢渗透热力学参数。     

分流法超高/极高真空校准装置性能研究

分流法超高／极高真空校准装置由极高真空（XHV）系统、超高真空（UHV）系统、流量分流系统三部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气在XHV校准室获得了10^-10 Pa的极高真空；采用的分流法真空规校准方法，使压力校准下限延伸到了10^-10 Pa；利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性，使用惰性气体校准时，减小了校准下限的不确定度；校准装置的校准范围为（10^4～10^-10）Pa，合成标准不确定度为1．5％～3．5％。     

超高/极高真空校准装置的研制

超高/极高真空校准装置由极高真空(XHV)系统、超高真空(UHV)系统、流量分流系统和供气系统四部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气,在XHV校准室获得了10-10Pa的极高真空;提出了分流法校准真空规的方法,使校准下限延伸到10-10Pa;利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性,使用惰性气体校准时,减小了校准下限的不确定度;提出了采用线性真空计测量激光小孔分子流流导的方法,减小了小孔流导的测量不确定度。校准装置复合了分流法、压力衰减法和直接测量法对真空规进行校准,压力校准范围为10-1Pa~10-10Pa,合成标准不确定度为0.41%~3.5%。     

微波管电子枪真空除气系统设计

在微波管研制过程中,电子枪真空除气过程的主要作用是对阴极进行加热,获得灯丝电流电压与温度的关系曲线、检验电子枪正常工作时灯丝的电流电压,测试电子枪快速启动参数,测量阴极、聚束极热膨胀量和阴极高温时电子枪材料充分预蒸散从而减少电子枪的蒸散物。根据微波管电子枪结构特点和性能要求,设计和开发了极限真空度2×10~(-7)Pa且具有温度、膨胀量等性能测试功能的双工位电子枪真空除气系统。除气系统由直联泵作为前级泵、分子泵和离子泵为主泵构成超高真空系统,采用阀门的切换可实现两工位在超高真空度下同时工作且互不干扰,有效提升了电子枪的品质,缩短了研制进度。每个工位均配置"分子泵启动允许"、"离子泵启动允许"、"分解电源开允许"及"真空异常"指示灯,防止误操作对电子枪部件或除气系统带来损坏。测试结果表明微波管电子枪真空除气系统的工作原理、结构设计合理,性能优良,适用于不同型号微波管电子枪,在电子枪研制生产过程中发挥了重要的作用。     

基于M-C方法模拟分析NBI真空压力分布的影响因素

中性束注入装置(Neutral Beam Injector,NBI)是产生高能中性粒子束用以加热托卡马克等离子体的装置.NBI真空压力分布是影响中性束传输效率特别是再电离损失的关键因素之一.本文研究分析了HT-7托卡马克NBI实验装置的工作原理和结构特点,利用Monte-Carlo方法建立NBI实验装置主真空室及飘移管道内分子运动及碰撞的相关模型,并进行编程实现对NBI实验装置真空压力分布模拟计算.模拟计算和实验结果表明:主真空室低温冷凝泵抽速为4×105L/s时,主真空室压力在脉冲充气过程中维持在10-3Pa量级;飘移管道低温冷凝泵抽速为4×104 L/s时,飘移管道压力维持在10-4Pa量级.文章的结论为中性束传输过程中再电离损失的研究提供了理论依据.     

聚变堆第一壁材料溅射装置真空系统设计研究

直线等离子体装置(Linear Plasma Device,LPD)是研究托卡马克上边界等离子体与材料相互作用的重要平台。本文针对新建LPD的真空系统设计研制开展了相关研究。该真空系统设计为两级隔断式结构,等离子体放电和材料预处理可以在各自真空腔室同步进行、互不干扰。通过真空测试实验,真空控制系统运行稳定,短时间烘烤后系统极限真空达1.4×10-5Pa,满足LPD对洁净真空环境的要求。     

我国一台大型空间环模设备获得超高真空

我国目前一台大型空间环境模拟设备,直径7米,高12米,容积400米~3。本文简介了超高真空系统的设计和调试情况,容器极限真空度为3.8×10~(-3)托。一、抽气系统的设计通常,大型空间环模室真空获得系统的设计可采用三种方案:早期(六十年代),采用大量的油扩散泵机组,尽量布满容器周围,如美国斯托克公司所研制的一台直径10米的环模室,用17台5万升/秒抽速的油扩散泵机组,容器极限真空为10~(-6)托。我们将此称为第一代抽气系统。第二代真空获得系统,是采用油扩散泵与20K深冷泵的组合抽气系统。由于引进有巨大抽速的深冷泵,抽气时间缩短,处理气体能力增大,极限真空达到10~(-8)托至10~(-9)     

上海光源储存环不锈钢真空室

铝合金和不锈钢都适合制造上海光源储存环的真空室,但各有特色,从而导致不同的加工和成本问题.实质上,不锈钢真空室可以看作是铝合金真空室的一个"内核".上海光源最终采用了不锈钢真空室,其主要理由是加工铝合金真空室时要用数控床切削掉约一半的材料,而加工壁薄不锈钢真空室几乎没有材料的损失.因此,经费大量节省和加工周期大大缩短.但结构复杂的薄壁不锈钢真空室的尺寸精度要做到和机加工铝合金真空室相当,难度极大.在研制了多个样机后,终于解决了成形片尺寸公差和焊接变形等难题,定型了工艺和工装,真空室的尺寸公差得到了控制.长度约3m的每段真空室的平面度和直线度的公差都小于1mm.真空室经900℃真空退火后,焊缝处的导磁率从2.5下降到1.02.真空预调试后真空室内达到5×10 -9Pa的极限真空.400m真空室现场安装后的位置公差都小于2mm.     

一种基于对称结构的固体材料放气率测试装置设计北大核心CSCD

为了解决小于10-8Pa·m^(3)/s的固体材料放气率测试问题,设计出一种基于对称结构的测试装置。通过对称结构的两个相同真空室分别作为样品室和空载参考室,避免了采用一个真空室先后分别测量空载时本底放气和放置样品后放气重复过程及引入的较大测量偏差;采用耐高温特殊石英材料制成的低放气率真空室,为实现放气率比较小的固体材料测试解决了真空室本底放气的限制条件;设计出用同一台真空计通过转换气路分别测量样品室和空载室内压力的对称结构,避免了原有动态流量法采用两台真空计分别测量时由于灵敏度的差异而引入的较大偏差;装置集成了标准气体流量计用于真空计的在线校准,提高了测量结果的准确性;采用的对称结构陶瓷加热炉,对样品实现25℃~1000℃范围的加热,设计的装置对材料放气量的测量范围为5×10^(-6)Pa·m^(3)/s~5×10^(-10)Pa·m^(3)/s。