用钛升华泵提高BEPCII同步辐射环真空度

2013-10-30 肖琼 中科院高能物理研究所

  BEPCII 同步辐射要求储存环真空室在束流运行时具有较高的真空度,而在供光初期由于束流清扫不够,往往难以达到足够高的真空度,因而束流寿命较低。通过激活同步辐射储存环上的钛升华泵可以明显提高真空度,从而改善束流寿命。

  2008年2月25日至3月28日,北京正负电子对撞机(BEPCII)为同步辐射用户供光。加速器实现同步辐射设计值(2.5GeV,250mA)运行,定时注入,束流性能和供光效率显著提高。本轮供光前,同步辐射环有一半的真空区段暴露过大气,其中绝大部分真空盒没有经过烘烤除气。在无束流时全环的平均压强大约是2.0×10- 10 Torr,注入束流后的平均压强是1.14×10- 9 Torr。在这种真空条件下,180mA 2.5GeV 的束流寿命只有不足4 h。由于调束完毕后立刻正式供光,没有足够的时间来用束流清扫真空室,要在供光期间维持较高的真空度,需要投入大抽速的泵来抽除同步光解析的气体。钛升华泵是大抽速泵中无油、结构简单且运行费用最低的泵,用钛升华泵作为辅抽泵使得在整个加速器环上投入较低的费用就能解决高能量、大流强运行时真空度变差的问题。真空技术网(//crazyaunt.cn/)认为通过定期激活安装在真空系统上的钛升华泵加快了真空度的提高,满足了同步辐射供光的要求。

1、供光前期的真空清扫

  从2008年2月13日恢复同步辐射调束, 到正式为用户供光时, 积分流强累计将近40 A·hour,真空内壁在这期间得到了同步辐射光的清扫。在2.5GeV、180mA 条件下观察全环24个测量点的压强,并计算平均值,得到平均压强随积分流强增加而逐渐降低的曲线。当积分流强接近40 A·hour 时, 平均压强已从1.14×10-9 Torr 下降到了8.58×10-10 Torr,束流寿命达到8 h,此时图1 中下降的平均压强曲线基本趋于平缓, 真空清扫的效果已经不太明显,要以束流清扫的方式进一步提高真空度需要花很长的时间。为了在较短时间内提高真空度,有必要启用安装在储存环真空系统上的钛升华泵。

前40 A·hr 储存环真空清扫情况

图1 前40 A·hr 店铺环进口真空打扫卫生情况下

2、同步辐射中钛升华泵的使用

  BEPCII 同步辐射环周长约240 m,弧区分布有42 个钛升华泵。弧区采用的是带抽气前厅的真空盒,钛升华泵的泵壳通过CF150法兰安装在抽气前厅。采用γ 公司的泵芯和上海三井真空设备有限公司的电源,该泵芯对CO 的抽速与吸气量的关系如图3。

泵壳尺寸示意图

图2 泵壳尺寸大小举手图

泵芯对CO 的抽速与吸气量的关系

图3 泵芯对CO 的抽速与吸气量的相互影响   在本轮供光的这个月大中,咱们巧用每月节前的机子检测时与故障问题关机时,将钛凝练泵一共提高了6 次,每每钛丝凝练电流值48mA,能维持3~4min。

3、钛升华泵对全环真空的改善

  各分为信息束流在245 mA 和180 mA 时的全环各个地方压强,并算起分別压强,写出分別压强随集分流强变幻的线性右图4。

钛升华泵对真空度的改善

图4 钛高级泵对蒸空度的有所改善

  其中,对应180mA的曲线包含了图1 中供光前真空清扫期间的数据,以便比较。可以看到每条曲线中平均压强都有6 个明显的台阶式的下降,这正是激活升华泵前后的平均压强变化。到供光结束时,全环平均压强从供光开始时的8.58×10-10 Torr 下降到了5.34×10-10 Torr,180 mA 2.5 GeV 的束流寿命达到了将近11h。

束流寿命的相应改善

图5 束流耐用度的合适解决

4、结论

  能够 之内测试数据源也可以看到钛高级泵能效果升高发送到电磁干扰配置在大能源、大流强开机运行时的进口真空度,然后有效改善束流使用寿命,升高供光能力。