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%。     

NEG泵抽气性能仿真模拟与测试系统设计

烧结型非蒸散吸气剂(NEG)泵HV400具有对氢及氢同位素有很高的亲和力,即使室温状态下也能发生吸附效应。为了适用于EAST托卡马克中性束注入器工作条件下稳定抽气,针对HV400的抽气性能开展了模拟仿真和实验研究。采用Molflow软件仿真分析了工作状态下不同进气量的压力分布规律与抽气性能,得到了系统平衡压力与进气量以及抽速随着平衡压力而变化的特性曲线,发现三种气体在10^-3～10^-2 Pa时抽速有微小起伏,表明HV400对H₂、CO₂和N₂抽气性能稳定,评估结果与实际抽速相比误差分别为1.95%、3.13%和2.09%,均在合理误差范围内。基于标准化流量计法完成了NEG泵抽速测试系统设计与平台搭建,并进行了抽速性能测试实验,实验结果与仿真模拟都验证了系统设计的可行性,且在10^-3 Pa量级下抽氢效果最好,为NEG泵在中性束注入器的真空系统设计提供了理论依据和技术支持。     

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。     

复合泵在医用重离子加速器上的应用研究

同步加速器是医用重离子加速器的主加速部件。考虑到其设计空间紧凑的特点及其真空系统的设计要求,采用将非蒸散型吸气剂泵(NEG)组件嵌入国产溅射离子泵(SIP)空腔内组成的复合泵作为真空系统的主泵。本文测试了复合泵的抽气性能,测试并估算了复合泵的H2饱和容量和再生周期,计算了同步加速器真空系统的压力分布。测试及计算结果表明:相比于SIP,复合泵对N2的抽速提高了20%,对H2的抽速提高了70%～100%,且具有更高的极限真空度,其再生周期为2年,压力分布能够满足同步加速器真空系统的设计要求。     

微型复合溅射离子泵的设计研究

本文介绍了一种非蒸散型吸气剂（NEG）与微型溅射离子泵（SIP）集成构成的微型复合溅射离子泵。测试结果表明，当吸气剂激活后，复合泵的抽速达到0．45L／8，比未加吸气剂的同型溅射离子泵抽速提高了28％。该复合泵使真空器件的真空维持效果良好，可广泛应用于中小型的密闭真空器件中。     

非蒸散型吸气剂在微型离子泵中的应用

为确保小尺寸超高真空密封器件的高可靠和长寿命,开发了一种带非蒸散型吸气剂的微型复合离子泵(Mini-Combination Ion Pumps with NEG).在新建的微型离子泵性能测试系统上,研究了非蒸散型吸气剂对器件存储和微型离子泵启动特性的影响.模拟了微型离子泵与小型真空器件集成为一体时可能遇到不同气体负载时的实际情况,讨论了新结果的可能应用.     

10~(-13)托的液氦低温冷凝泵

本文介绍了超高真空校准装置用的液氦低温冷凝泵的性能。 该泵的特点是泵体的双层外壁用液氮冷却作为液氮屏蔽,而未采用泵内的液氮屏蔽挡板。极限真空度高,抽速大,满足了校准装置的要求。 液氮低温冷凝泵在4.2K时测得极限真空为1.2 ×10～-12托,抽速为6500升/秒(对干燥氮气)。减压降温接近2K时,极限真空为 10～-13托,对氢气抽速为11000升/秒。 一、引言 低温冷凝泵是利用致冷剂将固体表面冷到极低温度,使气体碰在冷凝表面上被凝结,从而产生抽气作用的。这种抽气过程基本上是一种物理吸附过程。它的抽速仅与低温表面或低温板的面积、几何形…     

静态膨胀法真空标准校准下限延伸方法研究

影响静态膨胀法真空标准校准下限的主要因素是器壁放气,本文提出了使用非蒸散型吸气剂泵(NEGP)消除器壁放气影响来延伸校准下限的方法.NEGP对惰性气体无抽速,当以惰性气体作为校准气体时,NEGP既维持了校准室中的超高真空本底,又不改变校准室内惰性气体的气体量,从而保证气体静态膨胀时波义耳定律严格成立,使标准压力能够准确计算.这种方法将静态膨胀法真空标准校准能力的下限延伸到了10-7Pa量级.     

压力小于10~(-11)托真空系统的材料预处理及平均出气率

本文叙述一个压力小于10-11托金属超高真空系统的材料预处理;介绍了用升压法测量材料极低平均出气率的操作方法;对测量误差和测量结果作了分析和讨论。 一、引言 真空系统所能达到的极限压力P=P0+ [托][1]。式中:P0为泵本身的极限压力(托);Q0为空载时,经常时间抽气后真空室内的气体负载[托·升/秒];S为泵对真空室的有效抽速[升/秒]。 要降低真空系统的极限压力P,靠降低泵的极限压力P0还不够,还必须设法减少真空系统的气体负载Q0,或增大泵的有效抽速S,但有效抽速S的增大要受到结构和成本等多种因素的限制,一般不可能成数量级增加。 如果…     

10-10 Pa溅射离子泵和非蒸散型吸气剂的复合泵

不改变商用SIP的基本结构,把NEG组件WP1250装入SIP,构成(SIP NEG)的XHV复合泵.它使SIP和NEG的特点互补,综合性能优越.NEG激活前,SIP单独抽气,极限压强1.1×10-8Pa.NEG激活后,SIP和NEG联合抽气,复合泵的极限压强降到7×10-10Pa,抽速稳定的范围更广,标称抽速约是SIP抽速的2.5倍.     

新型吸气剂泵真空测试系统的搭建与实验研究北大核心CSCD

烧结型非蒸散吸气剂泵HV800(意大利SAES公司生产)具有抽速大、抽气容量高、安装维护简单等优点,可能适用于EAST托卡马克偏滤器抽气,提高该区域粒子排出能力。本文搭建了一套极限真空5. 1×10-7Pa、具备抽速定量标定的真空测试系统,对HV800开展了对氘气抽速的标定实验。研究结果表明在偏滤器工作气压下,平均抽速可达240 L/s。经评估HV800应用于EAST的初步方案,偏滤器区域会增加5×104L/s抽速,并可连续运行20 h以上,是有效提高EAST偏滤器粒子排出能力的可行选择。     

新型吸气剂泵真空测试系统的搭建与实验研究

烧结型非蒸散吸气剂泵HV800(意大利SAES公司生产)具有抽速大、抽气容量高、安装维护简单等优点,可能适用于EAST托卡马克偏滤器抽气,提高该区域粒子排出能力。本文搭建了一套极限真空5. 1×10-7Pa、具备抽速定量标定的真空测试系统,对HV800开展了对氘气抽速的标定实验。研究结果表明在偏滤器工作气压下,平均抽速可达240 L/s。经评估HV800应用于EAST的初步方案,偏滤器区域会增加5×104L/s抽速,并可连续运行20 h以上,是有效提高EAST偏滤器粒子排出能力的可行选择。     

锆铝吸气泵的设计计算及性能试验研究

一、前言 锆铝吸气泵是近十年发展起来的用一种非蒸散性吸气材料(84%Zr—16?合金)在不同温度下吸附活性气体的新型泵。此泵结构简单、体积小、造价低、操作安全可靠、维修方便、清洁无油,然而对活性气体尤其是对H2具有很大的抽气能力。但这种泵不能抽惰性气体。 锆铝吸气泵对H2及其同位素的吸气作用是可逆的,对H2抽速在10-10～10-2托这样宽的压强范围内几乎保持恒定(1)。对其他活性气体,如CO、CO2、O2、N2、H2O的吸气是以稳定的化合物扩散到吸气剂体内,则存在着饱和寿命问题,其抽速在低于10-5托压强,400 工作温度下几乎恒定到饱和为…     

EAST装置中新型吸附剂泵（NEG）抽速标定研究

粒子排出是控制燃料粒子再循环、提升等离子体性能的关键因素之一。因此研究了新型吸附剂泵（NEG）在粒子排出技术中的潜在应用。NEG泵基于ZAO新型合金材料制成,对氢及其同位素抽速大、容量高,安装、运行、维护简单,兼容等离子体环境,适用于偏滤器区域的超高热流和复杂的空间结构。在EAST托卡马克装置安装4套HV800模组,开展了定期的抽速标定、再生研究以评估其周期性能变化。EAST真空室壁表面积较大,金属壁放气、杂质气体影响NEG泵抽速计算。通过计算EAST整体漏放率与氢及其同位素放气率,利用计算机模拟抽气过程,提出了一种用于修正NEG泵抽速的方法。研究结果表明在偏滤器区域工作压力下,对氘平均抽速可达1 200 L/s。     

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)     

基于选择性抽气原理的超灵敏检漏方法分析

随着科研生产对仪器设备精密程度与长寿命要求的不断提高,对超灵敏检漏需求的不断增加,氦质谱检漏仪已无法完全满足要求。利用超高真空材料处理降低本底氦信号,采用非蒸散型吸气剂泵选择性抽气实现静态真空的维持,运用静态累积比较法放大被检件的氦信号,实现了对10~(-13)～10~(-15)Pa·m~3/s极小漏率的检测。依据改进方案设计的超灵敏检漏仪和极小气体流量校准装置,为航空航天、核工业等多家单位的产品提供了可靠性保证。     

非蒸散型吸气剂对混合气体的抽气行为研究

NEG抽除混合气体的行为不同于抽单纯气体.测试了SEAS公司的NEG组件ST707WP 1250对由80%H2和20%CO组成的混合气体的抽气性能,并和抽纯气性能进行了比较.混合气体中的NEG对H2的抽速受CO影响,随H2吸气量的增加而明显下降.混合气体中的NEG对CO的抽速不受H2影响.研究结果为SSRF储存环真空系统设计提供了重要依据.     

一种基于CF400接口分子泵抽速测试装置

针对国产化大抽速分子泵测试需求,研制出基于CF400接口分子泵抽速测试装置。采用量程为10～10~(-9) Pam~3/s的复合型标准气体流量计提供可变的标准流量,仅用流量法实现了测试罩内气体压力处于10~(-1)～10~(-7) Pa范围的抽速测试,而传统测试方法采用标准流导法和流量法相结合实现该范围的测试;装置集成了在线真空校准功能,用磁悬浮转子真空计作为参考标准,实现在10~(-1)～10~(-4) Pa范围内对测试罩内气体压力的直接测量及副参考标准电离真空计的在线校准。研制的装置与原有测试方法相比较优点主要为:采用一种方法实现了分子泵抽速测试;在线校准技术解决了原有测量过程电离真空计灵敏度系数发生变化引起测量结果出现的较大偏差;实现对不同气体抽速的直接测量,避免原方法只能给出等效氮气测试结果的不足。实验结果证明,装置对分子泵抽速的测试范围为3000～5000 L/s,测量结果的合成标准不确定度为2.2%～4.4%。     

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。