超高真空技術(shù)

1、粒子加速器粒子加速器超高真空技術(shù)超高真空技術(shù)SQP 殷立新殷立新上海應(yīng)用物理研究所上海應(yīng)用物理研究所加速器中粒子運(yùn)行的基本環(huán)境加速器中粒子運(yùn)行的基本環(huán)境 電場(chǎng)-加速 磁場(chǎng)-導(dǎo)向 真空-減小束流碰撞損失 超高真空基本知識(shí)超高真空基本知識(shí)壓強(qiáng)壓強(qiáng)氣載氣載抽速抽速 加速器真空技術(shù)加速器真空技術(shù)同步輻射光源同步輻射光源其它類(lèi)型加速器其它類(lèi)型加速器 總結(jié)總結(jié)目錄目錄超高真空基本知識(shí)超高真空基本知識(shí)關(guān)于關(guān)于 P 真空真空基本概念基本概念 真空劃分真空劃分 常用單位常用單位 一些數(shù)字概念一些數(shù)字概念 真空測(cè)量真空測(cè)量 全壓強(qiáng)全壓強(qiáng) 分壓強(qiáng)分壓強(qiáng) 真空真空：低于大氣壓的稀簿氣體狀態(tài)低于大氣壓的稀簿氣體狀態(tài) 壓

2、強(qiáng)：壓強(qiáng)： 氣體分子作用于容器壁的單位面積上的力氣體分子作用于容器壁的單位面積上的力 平均自由程：作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的氣體分子，相繼兩次平均自由程：作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的氣體分子，相繼兩次碰撞所飛越的平均距離碰撞所飛越的平均距離 粘滯流：氣體分子間碰撞為主粘滯流：氣體分子間碰撞為主 分子流：氣體分子與容器壁碰撞為主分子流：氣體分子與容器壁碰撞為主TknPClPln1dl01. 0dl基本概念基本概念常用單位常用單位1 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm） =101,3257607601.0131013帕斯卡帕斯卡 （Pascal），國(guó)際單位），國(guó)際單位毫米汞柱毫米汞柱 （millimeter of merc

3、ury)乇乇 （Torr），美、亞洲），美、亞洲巴巴 （bar）毫巴毫巴 （millibar），歐洲），歐洲1 Torr = 1.33 mbar = 133 Pa 粗真空：粗真空：atm to 10-1 Pa 氣體主要來(lái)自真空室空間 氣體運(yùn)動(dòng)以粘滯流為主 氣體成份 ： 80% N2 and 20% O2 真空室容積和泵的抽速?zèng)Q定抽氣時(shí)間 高真空：高真空： 10-1 to 10-5 Pa 氣體主要來(lái)自真空室壁表面 氣體處于分子流狀態(tài) 氣體成份： 80%: H2O and 20%: N2, CO, H2, CO2 表面積、材料及泵抽速?zèng)Q定極限真空度和抽氣時(shí)間 超高真空：超高真空： 10-5 to

4、10-10 Pa 氣體來(lái)自真空室壁表面、體內(nèi)及泵釋放 氣體處于分子流狀態(tài) 基本成份： H2 and CO 10-8Pa; H2 10-9Pa 表面積、材料、泵抽速及溫度決定極限真空度和抽氣時(shí)間真空劃分真空劃分一些數(shù)字一些數(shù)字概念概念Pressure(Pa)10-110-410-7Molecules on SurfaceMolecules on Volume0.5500500,0001 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm） 1 kgf/cm2Pressure(Pa)Molecular Density(molecules/cm3 )Molecular Incidence(molecules/cm2/s

5、ec.)Mean FreePath(cm)MonolayerFormation Time(sec)atm2.49 x 10192.87 x 10233.9 x 10-61.7 x 10-9 1331.3310-11.3310-41.3310-71.3310-103.25 x 10163.25 x 10133.25 x 10103.25 x 1073.25 x 1043.78 x 10203.78 x 10173.78 x 10143.78 x 10113.78 x 1085.1 x 10-35.15.1 x 1035.1 x 1065.1 x 1092.2 x 10-62.2 x 10-32.

6、22.2 x103 (37 min)2.2 x 106 (25.5 days)真空測(cè)量真空測(cè)量 全壓強(qiáng)全壓強(qiáng) 冷陰極真空計(jì)冷陰極真空計(jì) 熱陰極真空計(jì)熱陰極真空計(jì) 電阻真空計(jì)電阻真空計(jì)Anodeto groundCathode-2kVMagnet真空測(cè)量真空測(cè)量 分壓強(qiáng)分壓強(qiáng) 四極質(zhì)譜計(jì)四極質(zhì)譜計(jì)關(guān)于關(guān)于 Q 基本概念基本概念 氣源氣源 空間空間 表面表面 材料材料 泄漏泄漏 措施措施 材料選擇材料選擇 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 加工加工 表面處理表面處理 檢漏檢漏基本概念基本概念 氣載：用流量Q表示。在確定溫度下，單位時(shí)間進(jìn)入系統(tǒng)容器內(nèi)的氣 體量， PaL/s 解吸：真空表面吸附氣體分子脫離表面進(jìn)入容

7、器的過(guò)程 熱解吸：在熱作用下氣體分子脫離表面進(jìn)入容器的過(guò)程 光激發(fā)解吸：在同步輻射光激發(fā)作用下氣體分子脫離表面進(jìn)入容器的過(guò)程 離子激發(fā)解吸：在離子激發(fā)作用下氣體分子脫離表面進(jìn)入容器的過(guò)程 擴(kuò)散出氣：材料體內(nèi)溶解氣體通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程從真空表面進(jìn)入容器 滲透出氣：真空室外氣體分子通過(guò)滲透過(guò)程穿過(guò)真空室壁進(jìn)入容器 表面出氣率q：?jiǎn)挝粫r(shí)間從真空表面單位面積產(chǎn)生的氣體量， PaL/s/cm2 漏率：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)漏孔從真空室外進(jìn)入系統(tǒng)容器內(nèi)的氣體量， PaL/s氣源氣源 空間空間 表面表面 材料材料 泄漏泄漏熱解吸熱解吸 物理吸附 E 100 kJ/mol 超高真空系統(tǒng)中H2O是主導(dǎo)系統(tǒng)真空度的主要成份 15

8、0300真空烘烤,降低H2O、CO、CO2出氣率2-4量級(jí) 高溫真空烘烤400500，促進(jìn)碳?xì)浠衔锓纸狻?對(duì)于烘烤后系統(tǒng)，熱出氣率為510-10PaL/s/cm2 還有與裝置相關(guān)的光激發(fā)解吸、離子激發(fā)解吸等 1 hour 10 hours 24 hrs untreated degreased polished baked Aluminum (anodized) 3x10-5 3x10-7 8x10-8 3x10-5 3x10-5 N/A 5x10-10 Aluminum 8x10-7 5x10-8 1x10-10 8x10-7 1x10-8 1x10-8 5x10-13 Brass 2x10

9、-6 6x10-7 1x10-7 1x10-6 1x10-6 8x10-6 N/A Beryllium 1x10-6 5x10-7 1x10-9 1x10-6 5x10-7 1x10-6 N/A Copper 1x10-7 5x10-9 1x10-10 1x10-7 1x10-8 1x10-9 1x10-12 Copper (OFHC) 8x10-9 2x10-9 3x10-11 8x10-9 8x10-9 5x10-7 1x10-12 Delrin 6x10-6 1x10-7 7x10-7 6x10-6 not available not available 8x10-7 Lead 1x10

10、-7 2x10-8 4x10-9 1x10-8 5x10-8 1x10-8 N/A Mild Steel 2x10-6 2x10-7 3x108 2x10-6 5x10-7 5x10-8 5x10-10 1018 Steel (Ni plated) 2x10-6 5x10-7 1x10-8 not available not available not available not available Gold Sheet 8x10-8 not available 5x10-9 8x10-8 1x10-8 not available not available Titanium 1x10-9 n

11、ot available 5x10-10 1x10-9 not available not available 2x10-12 Stainless steel 5x10-8 1x10-8 1x10-10 7x10-8 1x10-9 5x10-9 3x10-13 TorrL/s/cm2材料選擇材料選擇 材料選擇材料選擇 低出氣率 低蒸汽壓 耐高溫 低導(dǎo)磁率 導(dǎo)熱導(dǎo)電特性 抗腐蝕 低活性 高機(jī)械強(qiáng)度 機(jī)加工、焊接特性 成本 不銹鋼不銹鋼 300系列：304、304L、316、316L、316LN 鋁合金鋁合金 6061-T6、 5083 H321 銅銅 無(wú)氧銅、Glidcop、鈹青銅 黃銅 (超高

12、真空禁用 ！) 陶瓷陶瓷 氧化鋁陶瓷（95瓷、99瓷），蘭寶石等 其它其它 鉬、鈦、鈹、鎢鐵鎳合金、可伐 不能使用不能使用 含鋅、鎘、鉛、硫、氟、硒的材料 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 足夠的強(qiáng)度 避免死空間 禁止隔離水-真空的直接焊接和過(guò)渡封接 伸縮性 波紋管伸縮要求 波紋管承受壓差時(shí)必須有限制元件 合適的焊接結(jié)構(gòu) 鎢惰性氣體熔化焊（TIG） 焊接采用內(nèi)焊，否則全融化焊 需雙側(cè)焊加強(qiáng)結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)側(cè)連續(xù)焊，外側(cè)斷續(xù)焊，禁止兩側(cè)都連續(xù)焊 可釬焊，但不允許用銀焊料或軟焊料 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)例制造工藝制造工藝 加工加工 主要元件材料損傷測(cè)試 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)清洗方法無(wú)法去除的切削潤(rùn)滑液不允許采用 禁止使

13、用含硫、硒成分的切削液、研磨劑 磨輪、銼刀、粗研磨劑等禁止使用 焊接前嚴(yán)格的清洗 潔凈元件不允許接觸油脂物體（包括裸手） 所有接觸元件的焊接設(shè)備必須徹底擦洗 釬焊要保證不能有焊料流出接縫外 填充焊料要妥善保管，以避免油、塵埃或其它污染 鍍層不能分層、起泡、剝落。（烘烤）制造工藝制造工藝 清洗清洗 物理清潔物理清潔：用高壓空氣吹除金屬屑等殘片，不能用硬絲刷、砂輪、銼刀等方法 脫脂脫脂：蒸汽脫脂、浸泡脫脂或二者結(jié)合使用 化學(xué)清洗化學(xué)清洗：使用酸、堿性溶劑的清洗 沖淋沖淋：從元件頂部開(kāi)始，初始可用流動(dòng)的常規(guī)水，最后用去離子水 烘干烘干：經(jīng)150C、大氣下烘箱烘干 包裝包裝：正確包裝以保證運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)

14、程中不受損壞，不被污染制造工藝制造工藝 標(biāo)記標(biāo)記 真空表面不做標(biāo)記 外表面也不允許用記號(hào)筆，以免交叉污染，或堵塞疏松處 不干膠之類(lèi)的膠帶，只能用于非真空表面，并且保證丙酮能融化處理掉 出于辨認(rèn)目的的標(biāo)簽最好系在元件上，小元件則附在包裝袋上 檢測(cè)檢測(cè) 目測(cè)清潔度 無(wú)水痕跡 可拆卸密封面無(wú)經(jīng)向劃痕、變形 無(wú)擦傷、缺口、明顯起卷、剝落、分層 所有真空表面無(wú)可見(jiàn)缺陷如凹陷、裂痕、缺口等 焊縫無(wú)剝落、空虛段、氣孔等 機(jī)械尺寸、公差制造工藝制造工藝 組裝組裝 在潔凈室或潔凈層流罩中進(jìn)行 使用潔凈手套、口罩、工作服、頭套 使用的工具、設(shè)備、夾具都要嚴(yán)格按超高真空工藝擦洗干凈 組裝中禁止使用含鎘的板、黃銅、鉛

15、或木材 真空室中運(yùn)動(dòng)部件的組裝禁止使用油、脂潤(rùn)滑任何情況下禁止直接或間接污染真空表面任何情況下禁止直接或間接污染真空表面 ！檢漏檢漏 可能位置可能位置 焊縫焊縫 裂紋裂紋 法蘭法蘭 冷、熱漏冷、熱漏 虛漏虛漏 工作介質(zhì)管道工作介質(zhì)管道氦質(zhì)譜檢漏氦質(zhì)譜檢漏RGA檢漏檢漏孔徑大小孔徑大小漏率漏率0.01mm（頭發(fā)絲粗）（頭發(fā)絲粗）1 Pa.L/s10-10m（1埃）埃）10-10 Pa.L/s關(guān)于關(guān)于 S 基本概念基本概念 真空獲得真空獲得 吸附型吸附型 離子泵離子泵 升華泵升華泵 非蒸散吸氣劑非蒸散吸氣劑 輸運(yùn)型輸運(yùn)型 機(jī)械泵機(jī)械泵 分子泵分子泵基本概念基本概念 名義抽速：名義抽速：在一定的壓強(qiáng)

16、和溫度下，單位時(shí)間內(nèi)由泵進(jìn)氣口處抽走的氣體量稱(chēng)為泵的名義抽速。 流導(dǎo)：流導(dǎo)：表示真空管道通過(guò)氣體的能力。 有效抽速：有效抽速：泵在容器排氣口處的實(shí)際抽速。 對(duì)于對(duì)于20氮?dú)猓肿恿鳡顟B(tài)下：氮?dú)?，分子流狀態(tài)下： 孔流導(dǎo) C = 11.6 A （L/s） ， A = 面積（cm2) 長(zhǎng)管道流導(dǎo) C = 12.1 D3/ l（L/s），D = 直徑（cm), l = 長(zhǎng)度（cm) C 15（L/s） ， D = 5（cm), l = 100（cm)aCbCcCcbaCCCC11111pSCS11111)/(01PPQC抽氣管道：短抽氣管道：短 ！粗！直！粗！直！真空獲得真空獲得 吸附型真空泵吸附型真

17、空泵 離子泵離子泵SIP 升華泵升華泵TSP 非蒸散吸氣劑非蒸散吸氣劑NEG 輸運(yùn)型輸運(yùn)型 機(jī)械泵機(jī)械泵RP 分子泵分子泵TMP超高真空獲得過(guò)程超高真空獲得過(guò)程012243648607284961081201321441561681E-111E-101E-91E-81E-71E-61E-5 規(guī) 管TSP 除 氣SIP +TSP 抽 氣 極 限 真 空 度TSP 升 華TSP 除 氣 升 華室溫后48小時(shí)室溫后24小時(shí)降至室溫開(kāi) 始降溫 啟 動(dòng)SIP150 烘 烤 過(guò) 程 P1（VARIAN1#） P2（VARIAN2#） P3（VARIAN3#）Pressure (Torr)time (hou

18、rs) 機(jī)械泵初抽 分子泵抽氣 系統(tǒng)檢漏 150250烘烤48小時(shí) 升華泵除氣/NEG泵激活 離子泵啟動(dòng) 分子泵隔離 真空規(guī)除氣 降溫 升華泵升華 獲得系統(tǒng)極限真空粒子加速器真空技術(shù)粒子加速器真空技術(shù)同步輻射光源真空系統(tǒng)同步輻射光源真空系統(tǒng)電子儲(chǔ)存環(huán)電子儲(chǔ)存環(huán)前端區(qū)前端區(qū)光束線與實(shí)驗(yàn)站光束線與實(shí)驗(yàn)站軟軟X射線光束線射線光束線硬硬X射線光束線射線光束線SSRFElectron Linac Electron Linac 150MeV150MeVBoosterBooster3.5GeV3.5GeV，C=180mC=180mStorage RingStorage Ring 3.5GeV3.5GeV，C

19、=432mC=432mBeamlinesBeamlines電子束流壽命電子束流壽命NNeot11111qTRGSion 1. 量子漲落與真空室尺寸有關(guān) 2. 托歇克效應(yīng) 3. 電子與氣體分子的散射 (1). 軔致輻射與殘余氣體有關(guān) (2). 庫(kù)侖散射與殘余氣體及真空室尺寸有關(guān) (3). 電子電子彈性散射與殘余氣體有關(guān) 4. 離子俘獲與殘余氣體有關(guān) 5. 塵埃效應(yīng)與真空室內(nèi)塵埃粒子有關(guān) 6. 尾場(chǎng)效應(yīng)與真空室結(jié)構(gòu)有關(guān) ncRGS1 2ZP1E-91E-81E-71E-60.1110100 B C E I TLifetime (hours)Pressure (Torr)電子儲(chǔ)存環(huán)要求電子儲(chǔ)存環(huán)要求

20、 110-7 PaPa的清潔超高真空環(huán)境的清潔超高真空環(huán)境光激發(fā)解吸光激發(fā)解吸同步輻射光在照射到表面，通過(guò)光電效應(yīng)從器壁材料中激發(fā)光電子發(fā)射；光電子以一定的能量轟擊器壁表面，引起表面吸附氣體成份的解吸；光電解吸系數(shù)被定義為每個(gè)入射光子通過(guò)光電解吸作用激發(fā)出的氣體分子數(shù),與表面材料與結(jié)構(gòu)、同步輻射入射角、束流清洗作用有關(guān)；經(jīng)100Ah后，1210-6 mol/ph氣載量 Qp 10-3 PaL/s (D=100Ah) 3QT QpRN.nD0S RE D T S PA b真 空 室靜態(tài)壓強(qiáng): 510-8 Pa動(dòng)態(tài)壓強(qiáng): 110-7 Pa無(wú)污染真空室截面尺寸: 70mm(H)35mm(V)主要負(fù)載

21、: 430kW 熱負(fù)載; 氣載.每單元總抽速 : 2104 L/s.SIP+NEG 700L/s11，600L/s5 TSP 1000L/s9，600L/s1，200L/s1儲(chǔ)存環(huán)超高真空系統(tǒng)參數(shù)儲(chǔ)存環(huán)超高真空系統(tǒng)參數(shù)真空室與壓強(qiáng)分布真空室與壓強(qiáng)分布真空元件真空元件同步輻射光快閥屏蔽墻約 8.4m離子泵NEG冷規(guī)1聯(lián)接光束線 6臺(tái) 濺射離子泵，370L/s 3臺(tái) NEG，900L/s 2只 冷陰極電離規(guī) SIP電流做真空測(cè)量冷規(guī)2功能功能規(guī)范引出光束高熱負(fù)載吸收光束位置監(jiān)測(cè)真空保護(hù)、真空過(guò)渡元件安全保護(hù)人身保護(hù)前端區(qū)真空系統(tǒng)前端區(qū)真空系統(tǒng)020004000600080001E-101E-91E

22、-81E-7operation with SRPS1 downoperation without SRpressure(torr)distance(mm)Operation without SR 模式PS1 down 模式Operation with SR模式時(shí)間時(shí)間束流束流mA真空度真空度1 （Pa）真空度真空度2（Pa）2011-12-2605.210-84.910-82011-12-302007.710-86.710-8前端區(qū)壓強(qiáng)分布前端區(qū)壓強(qiáng)分布真空控制與聯(lián)鎖真空控制與聯(lián)鎖真空保護(hù)真空保護(hù) 前端快保護(hù)系統(tǒng)：真空快反應(yīng)規(guī)G3觸發(fā)快閥關(guān)閉及儲(chǔ)存環(huán)踢束，隔離儲(chǔ)存環(huán)與光束線真空 前端慢保護(hù)系統(tǒng)

23、：超高真空規(guī)G1或G2觸發(fā)真空閥門(mén)，隔離前端真空系統(tǒng)真空監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)操作、安全聯(lián)鎖真空控制界面真空控制界面光束線站真空要求光束線站真空要求 前端區(qū)前端區(qū) 與儲(chǔ)存環(huán)接口， 110-7 Pa 光學(xué)元件光學(xué)元件 避免表面污染 鏡面、光柵： 510-7 Pa 晶體： 510-5 Pa 提供絕熱環(huán)境 同步輻射同步輻射 真空紫外光需要在真空中傳播 樣品樣品 依據(jù)情況，atm 110-8 Pa光束線站真空狀態(tài)遠(yuǎn)比光束線站真空狀態(tài)遠(yuǎn)比加速器復(fù)雜，要求加速器復(fù)雜，要求atm atm 110-8 PaPa的清潔的清潔超高真空環(huán)境。超高真空環(huán)境。不同壓強(qiáng)環(huán)境間需過(guò)渡：不同壓強(qiáng)環(huán)境間需過(guò)渡： 差分差分 隔離隔離約 26

24、m同步輻射光聯(lián)接實(shí)驗(yàn)站單色器前置鏡箱后置鏡箱軟軟X射線光束線站射線光束線站 13 13臺(tái)臺(tái) 濺射離子泵，總抽速濺射離子泵，總抽速 4400L/s4400L/s 10 10只只 冷陰極電離規(guī)冷陰極電離規(guī) 9 9只只 超高真空閥門(mén)超高真空閥門(mén)號(hào)泵號(hào)泵閥門(mén)3吸收器的細(xì)管柱面聚焦鏡鏡箱入射光闌閥門(mén)47號(hào)泵8號(hào)泵閥門(mén)5單色器超環(huán)面聚焦鏡鏡箱出射光闌閥門(mén)69號(hào)泵鈹窗精密出射狹縫安全光閘號(hào)泵號(hào)泵號(hào)泵號(hào)泵狹縫的管道吸收器的細(xì)管號(hào)泵前端區(qū)隔離閥閥門(mén)1熒光靶閥門(mén)24號(hào)泵號(hào)泵P7=3.9E-9torr時(shí)間時(shí)間束流束流mA真空度真空度1Pa真空度真空度2Pa真空度真空度3 Pa真空度真空度4（前置鏡）（前置鏡）Pa真

25、空度真空度5（單色器）（單色器）Pa真空度真空度6Pa真空度真空度7Pa真空度真空度8Pa2011-12-2603.710-84.310-83.610-85.110-88.610-85.210-83.210-81.110-72011-12-302005.110-84.510-86.910-81.910-72.510-75.710-83.510-81.110-7軟X光束線光柵單色器510-8 Pa真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)硬硬X射線光束線站射線光束線站聚焦鏡液氮單色器SRCollimating MirrorSIP2400L/sDCMSIP3200L/sSIP4200L/sSIP1400L/sSIP5400

26、L/sSIP6600L/sSIP7400L/sFocusing MirrorSIP8200L/sSIP9200L/sSIP10400L/sSIP11200L/sSIP12400L/sRejection MirrorSIP13400L/sBe WindowG1G2G3G4Be WindowG5G6G7G8G10V1V2V3V4V5V6V7V8V9G9trigger to close V2 & photon shutter 1(in the front end)trigger to close valve( in the front end) & fast close shutte

27、r ( in the front end)液氮冷卻雙晶單色器Pressure: 210-5Pa1號(hào)泵閥門(mén)1鈹窗2號(hào)泵水冷四刀狹縫閥2單色儀擋光器的扁管33號(hào)泵閥31.84號(hào)泵鈹窗熒光靶單色光狹縫,4 1.1閥4前置準(zhǔn)直鏡5(1)號(hào)泵5(2)號(hào)泵絲掃描8號(hào)泵閥67號(hào)泵光子光閘單色光狹縫熒光靶鈹窗閥56號(hào)泵第一真空段 第二真空段第三真空段第四真空段第五真空段第六真空段真空系統(tǒng)真空系統(tǒng) 13臺(tái) 濺射離子泵，總抽速 3600L/s 9只 冷陰極電離規(guī) 8只 超高真空閥門(mén)新一代電子儲(chǔ)存環(huán)真空技術(shù)（新一代電子儲(chǔ)存環(huán)真空技術(shù)（MAX-MAX-） 物理設(shè)計(jì)及對(duì)真空系統(tǒng)的要求物理設(shè)計(jì)及對(duì)真空系統(tǒng)的要求束流發(fā)射度

28、：束流發(fā)射度：0.2 nmradLattice 設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)： MBA；強(qiáng)多極場(chǎng)梯度。工程挑戰(zhàn)：工程挑戰(zhàn)：高系統(tǒng)集成度；高穩(wěn)定度；高梯度磁鐵(4倍)；小孔徑真空室 (1/2) ； 高準(zhǔn)直偏差(1/2) 。 技術(shù)方案技術(shù)方案 強(qiáng)磁鐵 小磁鐵孔徑 小真空室孔徑 分布熱負(fù)載+ 分布?xì)廨d 銅真空室+ NEG鍍膜真空室截面尺寸: 25mm小孔徑真空室結(jié)構(gòu)小孔徑真空室結(jié)構(gòu)d255真空室真空室NEG鍍膜（鍍膜（ESRF） 磁控濺射鍍膜 Ti-Zr-V，1m 激活溫度180正電子儲(chǔ)存環(huán)真空室正電子儲(chǔ)存環(huán)真空室 電子云效應(yīng)電子云效應(yīng)光激發(fā)電子及二次電子受正電子束團(tuán)吸引，加速運(yùn)動(dòng)，轟擊器壁，產(chǎn)生電子倍增。在一定條件

29、下，空間電子密度可能達(dá)到很高，引起束流不穩(wěn)定性。與真空室表面狀態(tài)及結(jié)構(gòu)有關(guān)。 措施措施 降低二次電子產(chǎn)額-真空室TiN、Ti/Zr/V鍍膜 改進(jìn)真空室結(jié)構(gòu)-雙室型真空室 阱型結(jié)構(gòu)直線加速器真空度 6.510-6Pa束流清晰區(qū)(加速管) 18mmFEL輻射段真空度 110-5Pa束流清晰區(qū)(波蕩器) 15(H)6(V)mm2阻抗束流通道連續(xù)、平滑過(guò)渡真空室內(nèi)表面低電阻表面粗糙度 300nm 自由電子激光裝置真空系統(tǒng)（自由電子激光裝置真空系統(tǒng)（DCLSDCLS）真空系統(tǒng)與真空室真空系統(tǒng)與真空室快循環(huán)質(zhì)子同步加速器真空系統(tǒng)（快循環(huán)質(zhì)子同步加速器真空系統(tǒng)（CSNSCSNS） 束流物理對(duì)真空系統(tǒng)的要求束流物理對(duì)真空系統(tǒng)的要求真空要求： 1.3310-6 Pa壓強(qiáng)不穩(wěn)定性：離子激發(fā)氣體解吸 I 真空室截面尺寸： 222mm(H)154mm(V), 256mm 陶瓷真空室陶瓷真空室渦流發(fā)熱磁場(chǎng)干擾大型陶瓷真空室加工焊接RF屏蔽 真空室真空室TiN鍍膜鍍膜降低二次電子產(chǎn)額，抑制e-p不穩(wěn)定性磁控濺射鍍膜 重離子儲(chǔ)存環(huán)真空系統(tǒng)（重離子儲(chǔ)存環(huán)真空系統(tǒng)（HIRFL-CSRmHIRFL-CSRm） 束流物理對(duì)真空系統(tǒng)的要求束流物理對(duì)真空系統(tǒng)的要求高能離子與殘余氣體分子的碰撞：電子俘獲、電子損失、角散射、分子電離離子轟擊真空室壁，激發(fā)氣體解吸，形成動(dòng)態(tài)氣載并造成真空不穩(wěn)定性真空要求： 3.5