束流终端大尺寸膜窗的研制

膜窗系统是重离子束流治癌装置中隔离大气和真空的重要系统。通过应力分析,选择高强度膜(Hostaphon)和加强纤维衬底(Kevlar)联合使用,既可以使束流通过,同时中子产额少,还可以承受大气压力。采用双层真空结构,消除膜材料的漏气效应,使与膜窗相连的主系统真空度达到了10-6Pa。     

BEPCⅡ横向反馈激励器的水冷真空馈通

北京正负电子对撞机二期(BEPCⅡ)束流横向反馈激励器的馈通,采用了带水冷设计的自研非标陶瓷真空馈通.该馈通采用陶瓷-可代焊接在研制过程中,出现了陶瓷真空漏和弹性渗漏等问题,本文介绍了这些真空漏的表现、成因和解决方案,分享制备经验.同时,为了更好的介绍水冷真空馈通的研制过程,文章展示了四个版本的馈通设计图样.终版馈通满...     

ADS注入器Ⅰ真空测量与控制系统研制

本文完成了ADS注入器Ⅰ真空测量系统及其相关设备控制系统的设计,详细阐述了测量方法、控制逻辑、设备组成及通讯协议,分析了PLC阀门控制器工作模式及控制流程。测量和采集真空系统的实时状态,包括皮拉尼、冷规信号的采集和冷规电节点0/1信号采集,分子泵和离子泵等的状态信号。通过分析系统实际运行情况,发现强电磁场对于真空冷规的测量有较大的干扰。因此,对于需要与冷规信号一起联锁控制的真空系统,需考虑该干扰造成的影响。本文采用的相邻两个冷规信号联锁的方案,在一定程度上可避免强电磁场带来的信号干扰引起的系统保护。     

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。     

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。     

CuCrZr/316LN合金管激光焊接头组织与性能

对CuCrZr与316LN异种材料合金管进行激光焊试验,观察分析试样的接头形貌、微观组织、化学成分以及力学性能分析.结果表明,在激光功率1 100～1 400 W、离焦量+20 mm、焊接速度14.5 mm/s和氩气流量15 L/min时焊缝成形良好,可实现CuCrZr/316LN合金管的全位置焊接,焊缝内部缺陷较少,但随着激光功率的增加,焊缝下塌现象明显;CuCrZr/316LN焊缝与母材连接界面元素过渡明显,由于Fe,Cu互溶,在焊缝内部主要以形状不同的富Fe的Fe/Cu固溶体存在;CuCrZr/316LN合金管激光焊接接头抗拉强度较高,主要断裂位置为晶粒粗大的铜侧热影响区位置,断裂形式以韧性断裂为主.     

CuCrZr/Inconel 625电子束焊接接头组织与性能

对CuCrZr/Inconel 625管件进行不填丝电子束对接焊试验，观察分析各组试样的接头形貌、微观组织、化学成分以及力学性能分析. 结果表明，当偏束距离为0.6和0.8 mm时，CuCrZr/Inconel 625接头焊缝成形良好，均呈现出上、下宽，中间窄的哑铃型；随着偏束距离的增大，焊缝中的Cu含量增加；CuCrZr/Inconel625管件接头焊缝中的相主要是圆球形的Ni基固溶体以及作为基体的Cu固溶体，使得焊缝具有较好的综合力学性能. 当偏束距离0.8 mm时，试样最大抗拉强度达到304 MPa，断裂于CuCrZr侧热影响区.     

基于双通道方法对不锈钢高温出气性能的研究

采用双通道(SPP)方法对不锈钢材料在高温条件下真空出气性能进行研究。该方法能将传统动态法中真空测量元件对被测量材料出气速率的影响消除,提高测量精度;并通过SPP结构,在数据处理过程中只采用一只规管的真空度读数,避免规管的个体差异带来的计算误差。利用此方法测量了不锈钢材料的高温出气速率,并对比经过真空烘烤后充空气和充干燥氮气的出气性能差异。     

事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法模拟分子流真空系统的三维压力分布

从稀薄气体动力学理论出发,设计了直接模拟分子流真空系统内三维压力分布的事件触发式实验粒子蒙特卡洛方法。在算法设计中,不考虑分子间碰撞,以分子与固壁的碰撞为迭代触发点,模拟分子运动过程并通过统计分子与压力统计面的碰撞频率从而计算系统内的三维真空压力分布。详细介绍了算法思路和程序流程、放气率与泵抽速的数值离散过程,以及三维压力分布的统计方法。采用该程序模拟圆管两侧的压差与通过气体流量的关系,直接计算圆管流导并与克努森修正公式进行对比,验证了该方法模拟管道流导的误差小于4%。最后模拟了光阴极电子枪内的三维真空压力分布,分析了其内部复杂结构对真空压力分布的影响。     

兰州重离子加速器深层治癌束流线真空系统

重离子深层治癌束流线从兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)主环引出,利用能量为100MeV/u～430MeV/u的碳离子束,开展治疗体内各种癌症的深层治癌研究.该束流线真空系统包括极高真空段、超高真空段和大气段,采用不同的真空获得方案和工艺路线,分别在极高真空段和超高真空段获得了8×10-10Pa和1×10-6Pa的真空度,并顺利实现了束流线的真空过渡,保证了HIRFL-CSR主环极高真空系统的安全运行;研制了适用于高频率扫描磁铁内放置的真空管道,消除了涡流对束流的影响;对隔离真空和大气的大尺寸膜窗材料进行了调研,选择高强度塑料膜(Hostaphan)和加强纤维膜(Kevlar)联合使用,既能让束流通过,又不会产生危害人体的中子,并能够有足够的强度抵御大气压力.该束流线真空系统的建成为重离子深层治癌的研究提供了良好的真空条件.