一种用于粒子加速器的新型高流导离子泵

离子泵(IGP)是一种特别适用于现代加速器设备的真空获得设备。它们具有长寿命、高可靠性、高清洁度、密闭抽气等特点,并且因为没有振动,不会干扰粒子束的运行轨迹。通常,离子泵通过一个与主管道形成T形的支管与主管道连接,这种连接方式降低了离子泵有效的抽速,并且需要使用复杂且昂贵的射频(RF)屏蔽。而且,加速粒子通常对杂散磁场比较敏感,由离子泵磁体产生的非对称磁场(对加速器束线管而言)是这些杂散磁场的主要来源。安捷伦与DESY (德国电子同步加速器Deutsche ElektronenSynchrotron)合作开发了一种新型的高流导离子泵。350台使用这种创新设计(专利号:EP2 431996A1)的离子泵,被安装在了DESY的X-FEL系统上,离子泵在历史上第一次成为了束线管的组成部分。该泵不使用T型支管而是直接安装在束线管上并成为束线管道的一部分,这使得离子泵的有效抽速最大化并简化了安装;离子泵的磁铁对称的排列在束线管周围,减少了杂散磁场;同时,RF屏蔽也可以很容易被集成在泵内。该在线结构的离子泵有望成为类似应用的标准,为全球相关实验室真空系统开辟新的设计方向。     

1.3 GHz 9-cell超导腔加速组元的真空系统

设计了1.3 GHz 9-cell超导腔加速组元的真空测量系统、恒温器隔热真空获得系统、束流管道真空获得系统并成功运行。通过外推法计算隔热恒温器的放气率并计算设计隔热真空的配泵方案;采用质量流量控制器控制对超导腔的粗抽气抽速,保证流动为层流模式以防止微尘反流污染超导腔洁净度;使用基于蒙特卡洛实验粒子法的Mol Flow+软件对束流管道内的压力分布进行计算,保证所配真空泵可以满足超导腔对真空的要求。最后经过实际测试,该真空系统满足1.3 GHz 9-cell超导腔加速组元的运行要求。     

SC200超导质子回旋加速器束流传输真空系统及控制设计北大核心CSCD

束流传输系统真空是合肥超导质子医疗设备(SC200)的重要技术保障。研究束流传输系统真空对有效保证束流传输环境和束流最终品质,使束流在合理的偏差范围内到达治疗终端有着重要作用。SC200输运线上二极铁、四级铁、校正铁、束流阻断器和束测等部件分布密集,局部机械空间紧张。在此设计输入下,束流传输系统的真空部件和真空管结构既要有利于束流传输的品质,又要确保机械安装空间和后期设备维护的便利性。SC200超导质子回旋加速器束流传输真空系统总长约65 m,动态真空要求优于5×10^-4 Pa(局部可降低为5×10^-3 Pa)。研究结果表明,SC200超导质子回旋加速器束流传输系统真空设计满足设计输入要求。     

HIRFL大型真空系统

HIRFL是兰州重离子加速器装置的英文首字母缩写,其真空系统是一个大型综合性系统。HIRFL由离子源、扇聚焦回旋加速器SFC、分离扇回旋加速器SSC和多用途的重离子冷却储存环(HIRFL-CSR)组成。多条束流运输线将这些加速器连接在一起,同时将各种重离子束流送往10多个实验终端。根据加速离子和束流寿命的需要,对各加速器真空度的要求是不同的:SFC已有50多年的历史,经过3次升级改造,真空度从10-4 Pa提高到10-6 Pa;建于上世纪八十年代的SSC真空度也为10-6 Pa;而两个重离子冷却储存环(CSRm和CSRe)的真空度达到10-10Pa以保证重离子有足够长的储存寿命。多条连接束运线根据不同实验终端的要求,其真空系统的设计方案也不同,文中列举了微束实验终端采取的防振措施;为充气反冲谱仪设计的清洁、大流量真空差分系统及为重离子治癌等终端设计的超薄壁扫描磁铁真空管道等。     

SC200超导质子回旋加速器束流传输真空系统及控制设计

束流传输系统真空是合肥超导质子医疗设备(SC200)的重要技术保障。研究束流传输系统真空对有效保证束流传输环境和束流最终品质,使束流在合理的偏差范围内到达治疗终端有着重要作用。SC200输运线上二极铁、四级铁、校正铁、束流阻断器和束测等部件分布密集,局部机械空间紧张。在此设计输入下,束流传输系统的真空部件和真空管结构既要有利于束流传输的品质,又要确保机械安装空间和后期设备维护的便利性。SC200超导质子回旋加速器束流传输真空系统总长约65 m,动态真空要求优于5×10^-4 Pa(局部可降低为5×10^-3 Pa)。研究结果表明,SC200超导质子回旋加速器束流传输系统真空设计满足设计输入要求。     

涡轮分子泵在加速器中的应用

一、前言 能量为2兆电子伏特、束流强度为200微安的JJ-2型电子静电加速器是我所元老产品,其诞生于六十年代初期,曾荣获国家新产品奖,在六十年代后期已远销国外,深受国内外用户的欢迎。目前国内用户已遍及全国各地。此加速器可供高等院校和科研单位做实验用,但更多的却是用于辐照工业,目前已有用它来辐照有机化工产品和整流管等,经加速器辐照后的产品其性能大大提高。随着加速器辐照应用的推广,新的用户将不断增加,这就要求加速器性能稳定可靠,尤其是对真空系统的要求更高了。 二、选泵 加速器是用人工方法使带电粒子受电磁场作用而加速到高…     

合肥光源真空控制系统

合肥光源（HLS）是第二代专用同步辐射光源，由200MeV直线加速器、输运线和800MeV电子储存环组成。真空控制系统是基于EPICS（Experimental Physicsand Industrial Control System）的分布式控制系统，3台10C分别控制储存环上的7台Varian真空规控制器、直线加速器上的15台溅射离子泵电源控制器和输运线上16台溅射离子泵的电源控制器。采用Channel Arciver实现了储存环真空度及直线输运线溅射离子泵离子流数据的采集、存档及检索的功能。利用开发的CGI程序，改善了数据检索的性能，并对合肥光源储存环真空管道的束流清洗过程进行了分析。     

CSNS离子泵性能测试

中国散裂中子源(CSNS)加速器由直线加速器,LRBT(直线至环输运线)、RCS(快循环同步加速器)和RTBT(环至靶站输运线)构成~([1])。为了维持加速器的真空环境,在各区段采用了141台各种型离子泵作为主抽泵。离子泵的极限真空和饱和抽速性能直接影响加速器是否能够获得良好的真空。在离子泵安装之前,我们对每个型号的离子泵进行性能测试。本文详细介绍了离子泵性能测试方法。经过测试的离子泵,安装到加速器上均能正常工作,动态真空满足设计指标。     

基于绝对节点坐标法的输流管道非线性动力学分析

基于绝对节点坐标法,建立一种新的一维二节点输流管道单元。应用Irschik提出的适用于含非材料体系统的Lagrange方程推导输流管道单元的运动方程。采用Euler梁来模拟管道,并完全采用非线性Green应变张量和第二Piola Kirchhoff应力张量,没有任何量级近似,也没有假设悬臂输流管道的轴线不可伸长,并考虑材料的泊松效应对流速的影响,因此通过该方法得到的运动方程比传统的通过量级近似得到的输流管道的运动方程更合理。通过数值计算,分析不同边界条件下的输流管道非线性行为,并与经典输流管道运动方程的计算结果比较,结果表明本文中的方法更合理     

无油机组升华泵的钛球制造工艺

一、引言 在同一抽速下,钛球升华泵的体积、重量、成本是扩散泵、浅射离子泵的几十分之一。它可以作外真空的主泵,加机械泵作内真空的前级和排电子管时作辅助泵,如图1所示。 二、钛球制造工艺 一、钛球的制造: 钛球的装配图如图二,钛球的半径为13.5mm,中间一段柱体高度为9mm,钛球的表面积是29—30mm～2,每平方厘米需20W的加热功率。 钛球的半径是用图S的模具冲出来的。用普通的工业钛板,厚3mm,先在冲床上落料成φ42mm的毛坯,将毛坯放在图3b第一道下模上,用气焊火头将其加热到微红(550℃以上),图3a上模对正中心后冲出初样,将初样取出后再放…     

原子能院自由电子激光器真空系统

介绍中国原子能科学研究院自由电子激光器的真空系统。激光器由Ｌ波段行波电子直线加速器、束流输运系统和包含１．５ｍ援摆器的光学谐振腔组成,１０台钛油射离子泵分布在各段以获得并保持超高真空。     

FD-1型多功能超声分子束装置的研制

本文介绍了一种探测器可转动的新型多功能超声分子束设备,探测器的内外二室分别由两台离子泵进行抽气(高分辨率四极滤质器及离子-电子倍增器置于探测器的内室)。这内外二室各经不锈钢波纹管与离子泵相连接,因此,在离子泵位置固定的情况下,探测器可围绕碰撞中心转动120度。高压气体经喷口绝热膨胀及三级差分抽气而形成分子束,在喷管中氩气压强为600Torr时,分子束设备碰撞中心处的束流强度可达1.4×10~(17)个分子/厘米~2·秒,用可转动的探测器测得分子束发散角的半宽度约为2度。文中也给出了分子束由固体表面散射后的角分布曲线。最后,介绍了在激光诱导气固相反应中,反应速率将随入射氯分子平动能的增大而明显增加。     

用于医学诊断和治疗的质子回旋加速器

在许多医院都安装了生产短寿命放射性同位素的回旋加速器,但用于质子治疗的回旋加速器还处于超步阶段。质子治疗可以达到精确的幅照剂量分布,质子能量决定了穿透深度,因而产生的能量释放点可以精确控制,技术先进。由于质子束传播的线形度好,引起的横向二次散射小,肿瘤前端的健康组织接受的剂量很小,在其周围和之后的组织几乎就没有照射剂量,因此质子束治疗是一种非常有效的方法。束流传输到治疗房间的效率,束流的能量控制、强度及位置的稳定性,快速而精确的改变束流参数来满足临床需要等,都是关键。开发安装于医院的并可满足病人实际需要的质子治疗回旋加速器,包括束流输运系统和一系列的控制系统都相当复杂,文章提出了用于该目的的概念框图和建议。     

合肥同步辐射光源储存环真空系统改造段的设计

合肥同步辐射光源安装了一台６Ｔ超导扭摆磁铁。原储存环真空系统的１／８必须由改造段更换。改造段设计中遇到了新问题，如超导扭摆磁铁发出的同步辐射光的光通路和电子束流通通道的确定，吸收同步辐射光的吸收器的设计，同步辐射光的光电解吸气载的计算，改造段真空室截面的平滑过渡的实现和超导扭摆磁铁７７Ｋ低温束流管道的特殊问题等。     

HL-2A装置中性束注入器高抽速钛泵及其实验运行分析

针对中性束注入等离子体加热过程中的高真空条件要求,借助于国际合作方式,我们为HL-2A 装置中性束注入器设计了一种大吸附面积的高抽速钛泵系统.钛泵系统抽速设计值为30万L/s,由两台大泵和一台小泵组成,两台大钛泵分别置于注入器主真空室左右两侧,小钛泵置于注入器副真空室右侧.运行实验结果表明,钛泵完全满足HL-2A中性束注入实验的要求.本文主要介绍了钛泵的工程设计和实验运行结果,简要分析了HL-2A装置中性束加热系统高抽速钛泵的运行特点.     

高能同步辐射光源(HEPS)氦低温传输系统模拟与计算

使用EcosimPro商业软件和关联式编程两种方法,对HEPS氦低温传输系统进行了模拟和计算,研究了管道内径和管道粗糙度对管道压降的影响。结果表明流动压降随着管道内径的增大而减小,但降低的幅度越来越小,当管道直径从30.8 mm提高至56.8 mm,压降仅降低了约510 Pa;流动压降随粗糙度的增加而增加,但管径越大压降增加越小,当管径为30.8 mm时,选用电抛光管压降下降了954 Pa;管道的漏热量和降温复温时间随管径的增大而提升。通过计算分析最终选择主干来流管道公称直径为DN25,内径为30.8 mm的普通金属管,分支来流管道公称直径为DN10,内径为14.6 mm的普通金属管,主干回流管道公称直径为DN50,内径为56.8 mm的普通金属管,分支回气管道公称直径为DN20,内径为23.8 mm的普通金属管,满足工程需求。     

合肥同步辐射光源储存环真空系统改造段的设计

合肥同步辐射光源（HLS）安装了一台6T超导扭摆磁铁。原储存环真空系统的1／8必须由改造段更换。改造段设计中遇到了新问题，如超导扭摆磁铁发出的同步辐射光的光通路和电子束流通道的确定，吸收同步辐射光的吸收器的设计，同步辐射光的光电解吸气载的计算，改造段真空室截面的平滑过渡的实现和超导扭摆磁铁77K低温束流管道的特殊问题等。     

新型系列超高真空闸板阀

一、前言 北京大学同上海先锋电机厂合作,共同设计、试制了一台4.5MeV单级静电加速器。目前,这台加速器正在进行安装前的各个部件的调试工作。在该加速器长达80米的束流管道上和所有真空机组上。共设计了36个四种尺寸的超高真空闸板阀,即口径分别为75、100、150(图1)、250毫米。阀门结构简单,特别容易加工,使用可靠。近三年来的使用表明,它的各项指标全部达到了设计要求,取得了满意的结果。上海先锋电机厂已把这些阀门系列化,即“CG系列超高真空闸阀”,作为产品进行生产,已经销售到许多单位。本文将简要介绍该阀门的结构及其特点。 二、阀…     

钛升华泵

1.引言 在真空系统中,利用钛膜对活性气体进行排气的钛升华泵,操作简便,造价低廉,是一种具有较大抽速,无油污染的泵。因此被广泛地应用。就其应用范围来说,是所有需要清洁的超高真空的装置,不论是蒸镀装置、电子显微镜、加速器、核聚变实验装置,还是空间模拟的排气系统都可使用钛升华泵。 本文将介绍有关钛升华泵在使用上的各种特点,最近使用的蒸发源及其应用的例子。 2.钛升华泵的特点 2·1钛升华泵与其他泵相比的特点 钛升华泵(也叫钛吸附泵),这是一种在真空中将钛膜镇在堆壁上形成吸气面,利用钛活泼的性质进行工作的泵。排气机理主要是利…     

不同支撑刚度对输流管道系统动力学特性的完整性影响

输流管道系统包含的支撑是影响其动力学特性完整性的重要因素之一,支撑的位置变化和刚度变化都会引起输流管道的动力学特性的改变。基于输流管道的流固耦合作用,将支撑简化为等效质量和六个方向刚度系数的弹簧,分析不同刚度系数下输流管道的固有频率和相对振幅值,以分析和评估不同支撑刚度对输流管道系统动力学特性的完整性影响。结果表明,选择合适的支撑刚度对完善输流管道动力学特性的完整性有着重要的作用。