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。     

显象管内残气的定量分析

一、前言 显象管是由多种材料组成。如黑白显象管由玻壳、电子枪(不锈钢电极、灯丝和氧化物阴极)、石墨乳、铝膜、荧光粉和消气剂等组成。这些材料表面上吸附大量气体分子,内部也溶解了部份气体分子。在管子排气过程中,经过烘烤除气、阴极分解和激活后,材料表面和内部大量气体已被排除,但仍有部份气体分子停留在材料的表面和内部。当管子封离后,材料表面的气体分子有可能解吸而进入真空空间,真空空间内的气体分子有可能同材料表面碰撞而被再吸附,形成了动态平衡过程;材料内溶解的气体分子,由于排气规范的某种原因未能扩散进入真空空间被真空…     

φ40全金属密封闸阀

一、引言 通径φ40毫米全金属密封闸阀是为强流短脉冲电子直线加速器的栅控电子枪与大气隔离而设计、研制的。电子枪的束流传输要求该问阀的厚度尽量薄,能直接通过电子束流。由于电子枪的烘烤排气和阴极分解激活的工艺要求,以及加速器真空系统需获得超高真空,要求该闸阀内部结构简单,能耐可靠,关闭时闸板的主密封对大气的泄漏率不大于10-9-10-10托·升/秒。配上这样闸阀的电子枪在制造的工艺过程中能获得很高的超高真空,并在靠闸阀与大气隔离而移出排气台后一段较长的时间内,枪内仍能维持相当高的高真空,已激活的复合阴极不致中毒,阴极发射…     

HL-2A托卡马克真空烘烤除气性能研究

120℃过热水循环系统对HL-2A主机真空室进行烘烤除气,温升梯度为±1.5℃,持续时间302 h。烘烤过程包含两个恒温阶段,90℃热平衡后真空度达到4.8×10-4Pa,120℃热平衡后真空度达到2.3×10-4Pa。真空室经过烘烤除气后真空度为2.2×10-5Pa。结合实验数据,通过拟合函数建立数学模型对真空度变化规律进行趋势分析,验证了过热水烘烤除气在HL-2A装置真空系统运行中的合理性和重要性,为300℃以上高温烘烤除气方案的制定提供依据。     

空间行波管专用排气工艺极高真空系统的研制

空间行波管广泛应用于通信卫星、雷达卫星和定位导航等领域,极高真空的获得与维持是空间行波管高可靠性和长寿命的关键,因此研究极高真空烘烤排气系统具有重要意义。极高真空的获得需要在专用真空排气设备上进行,真空排气工艺是微波真空电子器件制造工艺中最重要的一种技术。极高真空的获得和维持涉及多种技术,包含材料的选择、真空室的设计、真空泵的选择、极高真空的获得和测量、真空除气、高灵敏度真空检漏技术和残余气体分析技术等。本文介绍了空间行波管极高真空系统工艺设备研制过程及其在科研生产中的应用。该真空系统实现了空载真空度优于1×10^-9Pa,多路带载真空度优于5×10^-9Pa,对超高真空、极高真空的获得和真空排气设备制造工艺及应用等具有一定的参考价值。     

质谱法测量极高真空的若干问题

本文叙述极高真空残气分析质谱计的性能要求,以及影响极高真空残气分析的若干因素。 影响测量下限的因素是软X射线和其它辐射引起的光电发射和电子碰撞脱附(EID)。与X射线不同,电子碰撞脱附效应除和真空系统的历史、气体组分、电子流等因素外,还和离子源的结构有关。如果仪器设计和操作不当,EID效应将给测量带来很大误差。热阴极的存在是导致真空系统组分改变的主要原因,必须选择工作温度低的阴极材料。 一、引言 极高真空界限的划分至今还不统一。若从真空获得和测量的角度来看,将低于10-12托(10-10帕)的真空称为极高真空是较为确切的…     

GaAs光阴极制备装置的超高真空系统研制

研制了一套由导入室、制备室和储藏室组成的三室Load-Lock超高真空GaAs光阴极制备装置,用于中国科学院高能物理研究所自主研制的500 kV光阴极直流高压电子枪系统。在本装置中,采用溅射离子泵和非蒸散型吸气剂泵的复合方式来获取超高真空,并通过磁力杆完成光阴极在各个真空室之间的传送和取放。真空测试结果显示,用钛金属材料制作的储藏室的极限真空达到3.1×10-10Pa,用不锈钢316L材料制作的制备室和导入室的极限真空分别达到4×10-9Pa和3.6×10-8Pa,三个真空室的真空指标优于设计要求。     

电真空器件清洁处理

电真空器件要求零件和部件表面洁净度高、没有油污。研究在制造真空电子器件工艺过程中油污对电镀、钎焊和衰减材料涂覆的影响。提出采用超声加去油溶液的方式去除制管过程中的油污,确定了电真空器件的清洗工艺,保证其清洁性。降低器件表面的出气率,保证阴极发射水平和电子枪的耐压强度,提高器件的可靠性和使用寿命。     

不同处理方法下铁氧体出气性能的研究

为减少加速器束流快引出元件铁氧体材料真空出气量,对铁氧体材料进行真空除气、镀膜以及烘烤工艺处理。采用旁路切换法(SPP)测量不同处理条件下的出气率。结果表明,铁氧体材料经真空除气后镀TiN膜,在测试罩中经烘烤,冷却后充氮气测得的出气率最低。     

超高真空下测量固体表面功函数连续变化的电子束阻挡势技术

用自制的钨丝直热式阴极电子枪,在全无油金属超高真空系统中实现了用电子束阻挡势技术测量金属和半导体的接触电势差,以及在样品表面吸附气体过程中功函数的连续变化。讨论了实验条件对测量结果可靠性的影响。     

中国环流三号（HL-3）壁处理系统研制

托卡马克装置壁处理系统对获得高真空、洁净的器壁条件至关重要。介绍了中国环流三号(HL-3)装置真空系统中的壁处理各子系统设计及研制概况。分析了壁处理系统调试运行过程和特点,设计了烘烤系统和直流辉光清洗系统的运行方案。分别对烘烤系统、直流辉光清洗系统以及射频辅助直流辉光放电系统的首次运行结果进行了讨论。通过应用壁处理系统,配合真空抽气系统,HL-3装置真空系统运行达到预期目标,初始放电前装置最小压力达到2.4×10^-6 Pa。     

聚酰亚胺绝缘膜的真空性能及在电真空器件中的应用研究

利用固体质谱仪和气体质谱仪分别进行了聚酰亚胺绝缘膜的表面成分及在高温烘烤过程中的放气性能和气体成分分析。结果表明,聚酰亚胺材料中不存在污染阴极的有害成分,并且经高温烘烤后,在300℃时的平衡压强小于1.9×10-3Pa。因此,它完全可以作为真空中的绝缘介质材料。     

上海光源BL11B前端区真空系统设计

同步辐射光束线前端区真空系统的作用是将光束线站各设备的不同工作真空环境平稳过渡到储存环的超高真空状态,且可以在必要时通过真空联锁保护储存环真空不受破坏。本文从真空材料和获得、测量设备选择,系统气载分析,系统布局和压强分布计算,真空联锁保护,系统调试等几个方面介绍了硬X通用谱学光束线（BL11B）前端区真空系统的设计和调试方法。对该前端区无束流条件下的静态压强和经束流清洗后的动态压强分布进行了分析、模拟计算,并完成了真空系统的在线调试。调试结果显示,与储存环接口泵站处静态等效氮压强为1.5×10^-8 Pa,动态等效氮压强为9×10^-8 Pa,均满足甚至优于设计指标。证明此设计和调试方法在工程实施中是可靠的。     

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。     

重离子深层治癌束运线极高、超高真空系统压力分布与受力分析研究

重离子深层治癌柬运线真空系统与兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL—CSR）相连接,要求极高、超高真空度。本文介绍了深层治癌线真空系统的布局;根据极高和超高真空段不同的气载和有效抽速进行了系统的压力分布计算;对真空室在常温和烘烤状态下的应力和变形进行了分析;通过系统的实验测试,验证了计算数据。     

不锈钢、无氧铜和铝合金的升温脱附谱研究

研究超高真空材料的升温脱附谱对于获得超高真空、提高极限真空度和指导真空系统的烘烤除气有重要的意义.作者设计并加工了研究超高真空升温脱附谱的实验设备,并用此设备测量了真空系统结构材料不锈钢、无氧铜和铝合金的升温脱附谱.     

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。     

强流重离子加速器BRing-HFRS超高/极高真空过渡研究

针对强流重离子加速器(HIAF)中增强器(BRing)和放射性次级束流分离器(HFRS)之间的BRing引出线真空系统进行极高真空到超高真空的过渡研究。研究表明,为不使处于极高真空状态下的BRing环真空系统受到来自HFRS和高能束运线的影响,通过烘烤段加非烘烤段的方式以及快关阀的作用,可有效地解决真空系统从极高真空到超高真空的过渡问题,并且能够有效地起到对BRing主真空的保护作用。通过对BRing引出线真空系统进行真空压力分布的模拟计算,从侧面更加验证了真空过渡方案的可行性。     

直线加速器真空故障维修经验总结

医科达医用直线加速器真空系统是加速器重要的组成部分。它包括电子枪、加速管以及靶。它们必须工作在真空度为10-6 Torr(1 Torr=133.329 Pa)以上的高真空环境中。真空的作用是:避免加速管内放电击穿,防止电子枪阴极灯丝氧化,减少电子与残余气体的碰撞损失。真空度越高,剂量率越稳定,电子枪灯丝损耗越小。     

空间行波管排气过程中残余气体的质谱分析

电真空器件内残余气体直接影响其阴极的发射能力与寿命。本文利用高灵敏度四极质谱仪监测了空间行波管在整个排气过程中的残余气体,对各阶段气体成分及含量进行了分析。结果表明:烘烤前,水为主要气体,占80%。前期擦拭用无水乙醇易污染真空系统;升温过程中氢迅速增多,当烘烤温度达到220℃时,H₂成为系统中主要气体;整个烘排过程H₂的分压小于10^-3Pa,其余气体分压均小于10^-4Pa;烘烤结束后,H₂分压为2.4×10^-8Pa,占74%。H₂O分压为6×10^-9Pa,占20%;离子泵与吸气剂泵组可有效抽除残余气体,且对H₂的抽速高于对其他气体抽速;另外,质谱仪自身会放出H₂、H₂O、CH₄、CO₂等气体,在真空系统压力达到10^-9Pa范围时,质谱仪自身放气已不可忽略。