真空内扭摆磁铁的内真空盒对高次模发热的抑制作用

2010-03-29 肖琼 中科院高能物理研究所

  讲述了BEPCⅡ机械泵内扭摆镊子的的内机械泵盒体统。当BEPCⅡ在碰撞摸式下开机运行时,机械泵内扭摆镊子的的开距拉调到较大值,将内机械泵盒推入磁极里边,都可以使中上游机械泵盒实行反复竖直的RF 过渡性,然而大大减少束流阻抗匹配和高次模变烫。依据束流实验设计看了内机械泵盒推入左右磁极单单从表明环境温度因素的变高期间,得知了其就大大减少磁极上的高次模变烫是效果的。在有内机械泵盒的环境下,看到磁极单单从表明的不平衡量环境温度因素与总流强和单束团流强的乘积成规则化原因。

  北京正负电子对撞机改造工程(BEPCⅡ)的储存环外环第四象限上安装有一台真空内扭摆磁铁(代号4W2),这是国内目前磁场最高,磁间隙可调范围最大以及横向好场区最宽的真空内扭摆磁铁[1]

  4W2 的真空腔室较大,孔径与其上下游的储存环真空盒不一致,这种结构会带来相应的束流阻抗。为了运行时形成镜像壁电流的连续通路, 保持良好的电接触, 减小高次模的泄漏及束流不稳定性, 4W2 真空室内安装了一套内真空盒系统。其功能类似于屏蔽波纹管的RF- finger,可以帮助4W2 与上下游真空盒实现连续光滑的RF过渡[2,3]

  本段说明了利用内蒸空操作系统化盒操作系统化前后的,4W2磁极在束流电脑运行时的发烧的原因情况发生,认可了内蒸空操作系统化盒操作系统化在可抑制高次模发烧的原因管理方面的功效。

1、4W2 内真空盒系统简介

  如图1 所示,当加速器运行在对撞模式时,扭摆磁铁的磁极竖直方向完全拉开(gap=120 mm),可以通过直线电机将一个和上下游真空盒截面相一致的内真空盒(52 mm×120 mm 的跑道型束流孔径),水平推入扭摆磁铁极面中间[4],使得4W2与上下游真空盒实现连续光滑的RF 过渡,从而减少了束流阻抗。当加速器运行在同步辐射专用模式运行时,相反地操作,水平拉回内真空盒,扭摆磁铁的磁极合拢,最小的磁间隙可压缩到12 mm,可允许同步辐射专用模式在小间隙下工作。

图1 真空内扭摆磁铁的内真空盒

图1 抽高压气内扭摆吸铁石的内抽高压气盒

2、4W2 磁极的高次模发热实验

  该实验性在都的束流生活条件下,分离检查推入内重力作用盒刚刚和,4W2 磁极单单从外表的不断升温步骤。红外测温用的热偶按照在磁极的侧单单从外表。热偶信息经重力作用穿墙件引出来后,就地切转成数字1信息传递,解决了互传误差度。   另,主要是因为高次模在对磁极蒸汽调温的此外也会对热偶本质蒸汽调温,且热偶本质回升要快于磁极从从外壁,之所以在在线测量磁极从从外壁的温差表后要要等热偶的读数相对稳定一段话的时间,性能表示该读数更加接近磁极从从外壁的真是温差表。获取流程同时丢束流程中发生的温差表陡升和陡降都作为一个侵扰,不为为温差表信息。 2.1、推入内真空环境盒很久的实验报告   在BEPCⅡ 相撞传统模式下(1.89 GeV),当4W2的磁极完全性拉开了序幕,内正空盒还在有推入极面里面,自己有了下述束流实验操作。能够top- up 传递原则,将智能电子束流的总流强达到在340~350 mA 之間,传递的束团数为50,检查4W2 磁极面上温不同进程。   束流保持了约达1 h 后, 温湿度升了185℃上下,如下图2 下图。温湿度在185℃保持了约达40 min 后,再继续升达了198℃。这个时候,是由于磁极温湿度过高有可能发现退磁,自己不会再补注束流。而后,流强不断的上升,温湿度身材曲线的陡升和陡降是束流找不到期间中的电磁波辐射网络信号。 2.2、推入内真空泵盒最后的实验英文   保证4W2 磁极的全部保持阶段,将内真空系统盒推入极面上面,来进行通过观察在下列束流生活条件下,4W2 磁极表面上的降温步骤。下图3 图示,这回调查所来进行了一般4 h,热度升到130℃最后,持续提升在130℃~140℃之中,都没有随时变高(调查所开始时,热度的曲线后部的突出是束流误删步骤中的干扰信号灯信号灯)。

推入内真空盒之前的束流实验结果推入内真空盒之后的温升实验

图2 推入内负压箱盒之间的束流试验但是 图3 推入内负压箱盒往后的表面温度试验 2.3、各不相同束流标准下的平衡点水温

  从推入内真空盒之后的温升实验可以看出,有了内真空盒, 对应于某一稳定的束流条件,4W2 磁极表面温度可以保持在一个平衡温度附近,并维持比较长的时间。我们改变束流的总流强I 以及束团个数n,通过几次实验来观察平衡温度T 的相应变化。已知高次模发热功率基本上与总流强和单束团流强的乘积(I2 /n)成正比[5] ,考察一下几次实验中平衡温度T 与I2 /n 的关系,结果归纳如表1(I 取top- up 注入的平均流强):

表1 有所差异束流生活条件下的均衡性体温

不同束流条件下的平衡温度

  由直线条曲线拟合行断定,T 与I2 /n 成线形相互关系,就像文中4。

  拟合得到的公式是T=28.2+0.04523 I2/n。由此外推,如果限定平衡温度不能超过180℃,束团个数为99,那么可算得此时允许的top- up 注入的平均流强大约为576 mA, 也就是大约在570~580 mA 之间。如果要将束流流强的上限提高到580 mA 以上,那么就必须降低top- up 注入的下限。实际运行中,注入的束流经常在600 mA 以上,那么必须等流强降至500 mA 以下才进行补注,以限制4W2 磁极的温升。

平衡温度与I2/n 成线性关系

图4 平衡温度与I2/n 成线性关系

3、结论

  通过推入内真空盒前后的束流实验,观察到在相同束流条件下,有内真空盒时的4W2 磁极表面温升明显低于没有内真空盒时的温升。可见,内真空盒起到了很好的抑制高次模发热的作用。实际上,在BEPCⅡ后来的高流强(600 mA 以上)运行中,内真空盒成为了4W2 磁极不可或缺的保护屏[6]

  在有内真空盒的条件下,4W2 磁极表面温度可以保持在一个平衡温度附近,并维持比较长的时间。平衡温度与总流强和单束团流强的乘积I2 /n 成线性关系。

参考资料论文资料

  [1] 石才土,景毓辉,李大仕,等. 第一台真空内扭摆磁铁的设计与研制[J]. 高能物理与核物理, 2004,28(6):637- 643.
  [2] 周德民,石才土. 加耦合腔后4W2 阻抗测量[R]. 北京:中科院高能物理研究所,2006.
  [3] 周利娟. BEPCⅡ 储存环高频屏蔽波纹管发热实验[J]. 真空,2005,42(2): 49- 52.
  [4] 盛树刚,曹云. 4W2 真空内扭摆磁铁耦合腔及移动装置设计[R]. 上海:上海交通大学,2004.
  [5] Chao A W,Tigner M. Hand book of accelerator physicsand engineering [M]. Singapore: World ScientificPublishing Co. Pte. Ltd,1999: 212- 213.
  [6] Wang J Q,Ma L,Zhang C. The second phase commissioningof BEPC Ⅱ [C]//Proceedings of the 40th ICFA AdvancedBeam Dynamics Workshop on e+e- Factories. Novosibirsk,2008.