NSRL貯存環真空零碎
行政區劃同步輻射試驗室(NSRL)800MeV電子貯存環是我國第一臺專用的同步輻射光源。1991年12月全副建起經過行政區劃驗收,1993年光源正式向海內外的用戶凋謝運行。NSRL貯存環真空零碎為不銹鋼(SUS304L,SUS316L)全非金屬無油零碎,環氣壓由散布在環上存在代辦性的真空室上的8只B-A型離子規測量。環真空殘余氣體的分壓由6只四極質譜監控。零碎的原位烘烤采納真空室壁通大直流電間接加熱的步驟,烘烤均勻熱度掌握在200℃。設計零碎動態均勻氣壓為7×10-8Pa,靜態有束流時的均勻氣壓為3×10-7Pa,設計束流100～300mA時壽數為500min。1996年底,咱們利用夏季工具培修工夫,在上環裝置了貯存環自在電子激光(FreedElectronLaser)的光學速調管。該安裝設計為不僅用來相干諧波輻射自在電子激光振蕩器試驗,稍加改變,光學速調管就變為一勻稱波蕩器作為拔出件繼續同步輻射的利用。其亮度比彎鐵輻射高兩個多量級。同聲還在上環裝置了場強高達6個特斯拉的超導扭擺磁石(SuperconductorWiggle)真空零碎,輻射出比彎鐵能量要高得多的電磁波。使NSRL環的特色跨度由24~縮短到4.86~,可用跨度達成1~。光譜可運用規模由真空紫外、軟X射線蔓延到硬X射線。充足滿足了用戶對X光源的務求。1、工具運行異狀
行政區劃同步輻射試驗室800MeV電子貯存環光源自對用戶凋謝運行以來,均勻年年束流累積劑量約400A/h。工具已累計為用戶提供了約2×104h的試驗用光。貯存環真空室均勻氣抬高于5×10-8Pa。1996年貯存環能量為800MeV在貯存束流200mA時的典型束流壽數勝于600min。利用戶務求工具通常運行在貯存流強150mA左右的規模,此時的束流壽數瀕臨1000min。通常狀況下環真空零碎凋謝大氣的復原,咱們僅對環的主排氣離子泵繼續48h300℃烘烤,烘烤終了后,啟動離子泵排氣48h后,環均勻動態氣壓即小于2×10-7Pa。工具可進入束流真空蕩滌運行,因為不銹鋼真空室壁對輻射本身蕩滌作用有良好的“記憶”效應,工具真空復原時通常束流累積劑量約20A/h后,環貯存束流100mA時的束流壽數可達成4h之上,即可滿足正常用戶的須要,工具進入試驗運行格式。隨著工具的運行工夫增多,束流蕩滌劑量達成80A/h后,工具狀態可根本達成真空零碎凋謝前的狀態。這表明環真空零碎的設計是順利的,真空性能是優質的。2、環真空零碎改良
行政區劃同步輻射試驗室的二期工事1997年已獲行政區劃正式宵禁,整個工事方案于2000年底實現。工事實現后,務求合肥光源的性能有進一步的普及,工具達成長期、穩固、牢靠的運行。通例運行格式(GPLS)時滿能量運行時束流300mA的壽數大于8h。高亮度運行格式(HBLS)下滿能量運行時束流150mA的壽數大于4h。工具年年運行工夫按束流累積劑量算大于600A/h。依據二期工事務求和環真空零碎積年來運行述況和異狀,咱們綜合了眼前存在的問題,提出了環真空零碎的革新計劃:①依據電腦對環氣壓散布設計、劃算后果和眼前理論運行述態,決議在彎鐵上游入口處增設NEG非蒸和尚頭吸風泵,改善環氣壓散布和同步輻射光解吸氣體快捷排除力度;②聯合工具的其余革新名目,實現多種非凡真空室的設計和革新。2.1、環氣壓散布劃算
在電子貯存環中,電子在磁場的束縛下以向心減速度在軌跡上作圓周靜止時,收回一大批的電磁波輻射,稱之為“同步輻射”。同步輻射與真空室壁彼此作用導致的氣體解吸被稱為光電解吸。由它導致的氣載是貯存環靜態狀況下的重要氣載,是莫須有貯存環性能的重要問題,也是決議環殘余氣體氣壓和束流壽數的不足道成分。一期工事中咱們對環靜態氣壓散布和束流壽數繼續過劃算。因為多種起因、條件和環空間制約,對同步輻射導致的光電解吸氣載僅采納彎段上散布式離子泵排除。積年來的理論運行和測量后果告述咱們,這種排氣步驟使不得迅速無效的排除同步輻射產生解吸氣體,甚至彎段真空室全部氣壓偏高,莫須有和制約了環束流和壽數的進一步的普及。咱們利用水腦設計程序模仿劃算四分之一環的殘氣壓散布后果也預示了某個問題。對準某個問題,咱們通過對環殘余氣壓的劃算和環真空室地位空間尺寸的綜合,決議在彎段上游入口處增設一臺抽速為200L/sNEC非蒸和尚頭吸風泵,這種“集西式+散布式”排氣步驟可無效迅速排同步光在除彎段處產生解吸氣體。圖1是增設NEG非蒸和尚頭吸風泵后環壓強散布曲線。從劃算后果能夠看出,這一步驟緩解了彎段真空室氣壓偏高的問題。彎段處的靜態均勻氣壓比原先升高了2～3倍。環真空零碎的靜態均勻氣壓可達成2.0×10-7Pa。
圖1 貯存環規范四分之一壓強散布曲線2.2、NEG非蒸和尚頭吸風泵
NEG非蒸和尚頭吸風泵的作業介質是一名為St707TM的合金帶,吸氣資料St707合金帶是由合金資料鋯釩鐵(70%Zr-24.6%V25.4%Fe)粉末軋制在康銅基帶上而成。它的活化熱度為450℃左右,室溫下合金在超低空規模對所有活性氣體存在恒定的高抽吸進度,對抽除H2氣及同位素尤其無效。(而且這種抽速在吸器量未達成飽和時與殘氣壓無干)。活性氣體被Zr基合金永遠的吸引,而氫及同位素在合金中構成固溶體。NEG泵激活后可不需電源在室溫下作業,不受強磁場煩擾,作業時無油、無振動、體積小、分量輕,海外已寬泛用作其三代光源真空零碎的主排風泵。咱們在NSRL環彎段入口出增設NEG正是利用它的該署特點,同聲改環同步輻射解吸氣體的排氣步驟由“散布式”為“集西式+散布式”步驟,能夠很好的滿足貯存環靜態排氣的務求。在環真空零碎運行中主排風泵SIP排除環零碎中CH4、CO、CO2和Ar氣,在10-8Pa量級時SIP排氣速率急速上升,NEG泵可用它對H2、CO、CO2氣體大抽速,提供一良好的靜態真空條件,普及束流壽數,改善束流品質。圖2,是改良后SIP+NEG排氣形式貯存環模仿真空室氣壓變遷曲線。
|
