上海EBIT装置低温超导段超高真空系统

介绍了上海电子束离子阱实验装置(EBIT)低温超导段常温和低温的真空获得系统设计,通过溅射离子泵和低温冷面的冷凝抽气系统达到了所需真空要求。系统的真空调试结果表明,常温下极限真空达到10-6 Pa,液氦低温下在离子阱外围区域测量值是5×10-8 Pa。离子阱区的压力是通过建立区域气体流动模型计算得到。结果预示,在离子捕集区真空度能达到10-10 Pa的设计指标。     

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.     

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.     

BEPC对撞区真空系统改进

BEPC对撞区真空系统是储存环真空系统中最重要的部分之一,对撞区真空系统的性能直接影响着用于高能物理实验的谱仪探测器的本底,因此提高对撞区的真空度非常重要.本文提出了在靠近对撞点的附近安装NEG泵用于提高对撞区真空度的方案,并且用经典的数学计算方法和蒙特卡洛模拟计算方法预测了安装NEG泵的效果,同时在实验中证明了通过NEG泵改善对撞区真空度的可行性.通过对BEPC对撞区真空系统的改进,使BEPC对撞区静态压强由原来的8×10-8Pa下降到2.7×10-8Pa.     

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.     

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。     

日立H—800型电子显微镜真空系统简介

电子显微镜(TEM)真空系统的真空度要求在6.67×10~(-3)Pa 以上。为了改善真空性能,H—800型电子显微镜首先将不锈钢衬管插入电子束通道,以减小抽气体积,而将其它部件置于真空之外后,又减少了放气源。另外,H—800设置了两个抽气系统,分别使用了三台抽速为160l/min 机械泵(RP1,2,3)和两台抽速为570l/S 的油扩散泵。所以,该真空系统的真空度可达1.33×10~(-4)Pa 或更高。     

空间行波管极高真空的获得与测量

空间行波管广泛应用于雷达、卫星通信等方面,在器件制造过程中,真空是空间行波管工作的基础条件。利用极高真空排气设备获得了极限真空优于5×10~(-9)Pa的空间行波管;采用四级质谱计分析了空间行波管的排气过程和极限真空状态下的残气质谱,并由此确定了空间行波管经济可行的烘烤排气时间。利用四极质谱计对空间行波管进行了检漏实验,结果表明四极质谱计具有很高的灵敏度,非常适合极高真空的检漏。建立了放气量极低的测量空间行波管真空度的测试平台。对空间行波管的老练、高低温实验、存储等过程的真空度进行了测试。空间行波管在进行老练时,管内真空度下降约一个数量级,经过140h老练后,在老练离子泵的抽气作用下,管内真空度上升到5.0×10~(-8)Pa,这时去掉老练离子泵,其真空度基本保持不变。最后进行了高低温冲击实验,并在室温下存储6个月,真空保持良好。这些结果为分析空间行波管质量提供了很好的依据。     

真空度对纳米碳管场发射性能的影响

研究了单壁纳米碳管(SWNTs)、双壁纳米碳管(DWNTs)和多壁纳米碳管(MWNTs)在不同真空度下的场发射性能。在超高真空条件下(2.0×10-7Pa),以上三种材料均表现出良好的稳定性;而在高真空条件下(1.0×10-4Pa),三种材料的场发射稳定性有不同程度的下降。通过控制系统真空度在2.0×10-7Pa～1.3×10-3Pa范围内逐渐变化,考察了真空度对纳米碳管场发射性能的影响及其机制,提出适合于SWNTs、DWNTs和MWNTs场发射性能测试和应用的真空度下限分别为6.0×10-5Pa、1.0×10-4Pa和5.7×10-4Pa。     

真空度对MBE GaAs光阴极激活结果的影响

采用分子束外延(MBE)技术生长的GaAs光阴极材料,按照常规方法进行高-低温两步激活时,总是出现低温灵敏度比高温低的反常现象.研究中,当激活时的系统真空度从1×10~(-7)Pa提升到1×10~(-8)Pa时,发现结果能够重新出现低温灵敏度比高温灵敏度高30%的预期规律.此外,在系统真空度为10~(-7)Pa条件下,由于变掺杂材料的表面掺杂浓度较低,其出现光电流时的首次进Cs时间也较均匀掺杂材料长,而在真空度为约10~(-9)Pa条件下,这一情况也不再明显.初步分析造成该现象的原因,是与MBE材料的掺杂元素及其低温处理特性对真空度比较敏感有关.MBE阴极激活结果受系统真空度条件影响较大,因此对MBE变掺杂光阴极的制备工艺应随系统真空度条件不同而调整.     

被动型氢原子钟吸气剂泵的应用研究

描述了上海天文台在2008年为提高被动型氢原子钟真空系统的可靠性所研制的由非蒸散型吸气剂泵和小离子泵组成的复合泵的实验过程,吸气剂泵在室温下吸收2.1MPa.l的H2气后仍可达到3.2×10-5Pa的真空度,2l/s的离子泵电流工作在0.30μA,证明了复合泵可以维持氢钟13年以上的正常工作。经过再激活固定了激活工艺,吸气剂最终吸氢6.0 MPa.l仍没有饱和,证明了吸气剂的强大吸氢能力。至今复合泵已成功应用在4台被动型氢钟上。     

温度对正压漏孔校准装置本底漏率影响的研究

在实验室条件下,由于温度变化引起正压漏孔校准装置本底漏率变化是影响正压漏孔校准下限的主要因素,因此正压漏孔校准装置采用水浴恒温技术,采取主动恒温与被动恒温相结合的方式进行恒温,以减小因温度变化对本底漏率的影响。通过实验研究,采取恒温措施后,本底漏率降低到1.36×10-9Pa×m3/s,正压漏孔的测量下限可以扩展到2.667×10-8Pa×m3/s,延伸了正压漏孔标准的下限。     

正压漏孔校准装置优化设计

针对目前正压漏孔校准工作中存在的测量下限指标低、测量不确定度大等问题,提出了正压漏孔校准装置的优化设计方法.采用特殊设计,将定容室的容积减小到10 mL以下,降低了气体累计时间,延伸了测量下限.采用主、被动相结合的恒温方法提高恒温精度,使得测量系统温度变化在校准时间内小于0.02 K,减小了温度漂移引入的虚流量及测量不确定度.在恒压法正压漏孔校准方法中,提出采用直径小于1 mm的精密细活塞及适用的动密封结构.可以将测量下限延伸到10-7Pa·m3/s 量级.通过以上方法,可使正压漏孔校准装置的测量下限优于5×10-7 Pa·m3/s,不确定度小于5%,同时具有较高的工作效率.     

极高真空校准室内残余气体的成分分析

用四极质谱计对316L不锈钢制作的极高真空(XHV)校准室在烘烤前、后的残余气体成分进行了分析。一个热阴极电离规(IE514)和一个四极质谱计(QMS200)连接在XHV校准室上。烘烤前,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有H2O、CO、H2、CH4和CO2。烘烤后,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有CO、H2、CO2和CH4。整个烘烤过程完成后2h,XHV校准室内的压力在室温下通过分子泵串联抽气机组抽至8.97×10-9Pa,用四极质谱计分析到的残余气体成分主要为H2和CO。整个烘烤过程完成后4h,打开非蒸散型吸气剂泵(NEGP)对XHV校准室抽气,结果表明NEGP对H2具有较大的抽速,但对碳氢类化合物(如CH4)和惰性气体几乎没有抽速。用NEGP对XHV校准室连续抽气72h后,XHV校准室内的压力从8.34×10-9Pa下降到9.12×10-10Pa。不锈钢XHV校准室内的残余气体成分中大量的CO和CO2主要来自于四极质谱计。     

非蒸散型吸气剂泵在真空计量中的应用研究

本文简要阐述了非蒸散型吸气剂(NEG)泵的吸气机理,着重介绍了NEG泵在超高/极高真空标准、静态膨胀法真空标准等真空计量标准中的最新应用结果。结果表明:利用NEG泵在室温下获得了10-10Pa的XHV;利用NEG泵将超高/极高真空标准校准下限延伸到了10-10Pa量级;利用NEG泵将静态膨胀法真空标准的校准下限延伸到了10-7Pa量级。最后还对用NEG泵延伸固定流导法微流量标准测量下限的可行性进行了分析。     

一种高温真空旋转设备的研制

设备主体结构包含高温加热控制系统、旋转圆环体、电机动力系统、块状样品拆换系统、真空系统、控制系统、支撑台架等主要部分。其中旋转圆环体用直径Φ50mm壁厚2mm、316L不锈钢管弯制而成圆环状,留有钨球及样品测试用安装活接口。管道内部装有钨球,旋转环随轴转动模拟钨球在不同温度、不同流速下对管道内壁及内部电器件的磨损情况。圆环管道中心直径1000mm,设备要求极限温度为650℃,极限真空为2Pa,系统在各实验温度点的漏率均优于5×10^-8Pa·m^3/s。     

食品添加剂二氧化碳中氧标准物质重量制备方法及重量制备不确定度的研究

研究了食品添加剂二氧化碳中氧标准物质重量制备的实验方法及不确定度评价研究的内容.采用中国计量科学研究院设计加工的气体充填装置制备了二氧化碳中氧标准物质,该装置低压系统真空度达到7×10-3Pa;气体称量装置采用美国Mettler SB16001电子天平(16 kg、0.1 g)和上海第二天平仪器厂TG320B高精密天平...     

材料在真空环境下放气的测试技术研究

往真空材料放气率测试装置上对金属材料的放气特性进行了实验研究,实验采用的方法为静态升压法、固定流导法、双通道气路转换法。实验结果表明,测试装置的极限真空度为9．2×10^-9Pa,铜、铝合金2A12、304不锈钢三种材料半小时后的放气率分别为2．34×10^-8a·m^3·s^-1·cm^-2、1．83×10^-9Pa·m^3·s^-1·cm^-2、8．48×10^-11Pa·m^3·s^-1·cm^-2。利用四极质谱计测得装置的本底气体成分主要有H2、N2／CO、H2O和CO2,材料放出的气体成分主要有N2／CO、H2O。三种方法测试得到的铜金属材料的放气率随着温度的升高而小断增大。