上海光源首期Wiggler真空室材料选择及测试
上海同步辐射光源(SSRF) 是以大量插入件(Insertion device )的使用为标志第三代同步辐射光源,该光源具有高亮度、准直性好、波长范围宽且连续可调、脉冲短(~10-10 s )、稳定性高、超纯净、高偏振和准相干等优点,性能远优于其它人造光源。插入件是指具有周期性磁场结构的磁装置, 安装在储存环两个磁聚焦结构间的直线节中, 当电子束流经过插入件时,束流轨迹被磁场扭摆,从而改变束流本身特性及辐射特性,获得更高品质的同步辐射光。插入件包括波荡器(Undulator )、扭摆器(Wiggler )和波长移动器(Wavelength shifter)3 种。SSRF首批5台插入件有两台Wiggler (w8w14),Wiggler真空室为束流提供运行通道, 同时还须保证光源运行的超高真空环境, 满足插入件工作的技术要求。
1、Wiggler真空室材料选择及处理
1.1、不锈钢材料选择
上海光源在储存3.5GeV、200~300mA 束流情况下,要满足束流寿命大于10h的要求,必须使动态真空低于1.3×10-7Pa 指标。真空室还应具有足够低的真空阻抗,以避免束流不稳定性,减小束流的高次模损耗。因此,真空室研制过程中材料的选择是关键的第一步。Wiggler真空室材料选择要考虑到热导率、电阻率、表面出气率以及对表面处理敏感性,残余辐射、可加工性也是必须考虑的方面。目前,国际上其他光源插入件真空室常用材料主要是铝合金和不锈钢,通过对铝合金和不锈钢机械、磁性能的比较后发现,铝合金更适于电子储存环超高真空室的应用。
SSRF储藏环蒸空室打造中,根据利用低导磁率冷库保温隔热板的表层板模压制作可节约学费,因为,蒸空室的材料从预研初定的铝铝镁合金门窗变为了低导磁率SS316LN(μ≤1.03)。融入SSRF储藏环特征,若Wiggler利用铝镁镁合金蒸空室,则该蒸空室和垂直节蒸空室相互间的链接需利用Al-SSpp板法兰片,根据着火焊工作代替非常高蒸空密封隔绝pp板技巧现在中国内地尚不上熟,小齿隙Wiggler 蒸空室工作时间较紧,这使Wiggler蒸空室利用铝铝镁合金门窗执行力難度比较大。别的,SSRF 蒸空体统在储藏环冷库保温隔热板的表层板蒸空室工作上累积了一大定的工业生产经验,从整块储藏环蒸空室的材料按照、节约时间、学费等方便关键,小编关键利用304 冷库保温隔热板的表层板工作Wiggler蒸空室, 工作来完成后经由蒸空炉对蒸空室做出炎热除气退磁处置( 处置后导磁率μ≤1.05)代替Wiggler添加件的的使用。1.2、镀铜及其厚度的确定
采用304不锈钢研制小间隙Wiggler真空另一个问题是:当束流穿过不锈钢束流室时,会在其表面感应出镜像电流,激发电磁波尾场。尾场主要受到真空室内表面粗糙度和电阻率的影响,前者叫做表面粗糙度尾场,会使束流的发射度降低,因此通常对真空室内表面进行抛光处理,尽量减小真空室内表面粗糙度。后者叫做壁阻抗尾场,可以在内表面镀电阻率较小的铜层来减小。由于小间隙Wiggler 真空盒尺寸较小,束流感受到的尾场会较大,为减小尾场效应,我们决定在束流室内表面镀一层铜膜。
由于壁电流的低频成份受到损失较多, 而对于高频, 损失则小得多。束流所能感受到的电磁尾场低频部分记为Δνy、f0,这里Δνy为束流垂直方向振荡频率小数部分,f0 为回旋频率,对应的电磁场趋肤深度δ 为:

1.3、表面镀铜工艺
Wiggler蒸空别墅地下室面镀铜层不单要镀紧密、匀、导电性好,然而还要铜层与SS304蒸空室有相当好的融入力,预防在蒸空烘烤操作及t网络加速器工作时,高水准蒸空睡眠状态下蒸空别墅地下室面电镀件会出现掉粉、起皮等表现,使束流中的智能与束流管线中的残存粒子内的韧致扩散能力,造成束流粒子(污物)调节作用,的影响束流生存期。 Wiggler 高压气室板材厚度大于2 m, 且镀后板材厚度大,于是我国决定性所采用塑料塑料抽真空环境体体镀膜的模式。相对较了偏酸碱性(NaCN 氰化物) 镀铜和酸酸碱性镀铜不同惯用镀铜模式之后发现,氰化物镀铜现在膜层增长期传输速度缓缓,塑料塑料抽真空环境体体镀膜流程事件长,但较酸酸碱性镀铜却具备有镀后低密度、透亮等优越,一同氰化物镀铜是处理好返排件镀铜构建力最好是的方案。于是,Wiggler304304不锈钢装饰管高压气室选了氰化钠塑料塑料抽真空环境体体镀膜铜加工方法。Wiggler高压气室镀铜前先将机加达到后的304304304不锈钢装饰管板规格界面除垢净,除开油、锈等污迹。一开始塑料塑料抽真空环境体体镀膜一薄层突破镍打底衣,以填加304304不锈钢装饰管与镀铜层间的构建力。接下来将高压气室制作作阴离子,纯铜版作阳极,挂于带有氰化亚铜、氰化钠和碳酸钠等含量的偏酸碱性塑料塑料抽真空环境体体镀膜液中,配上相当的填加剂达到镀铜。镀铜后高压气室片除垢打磨抛光,采用非常高高压气加工方法除垢后激光焊接成品。 考虑到氰化物镀铜间体有四种,只为以防不锈钢板料镀铜后的抽真空环境室性能指标因素变迁,如撒气率过大、洗后残留物的汽体中含杂物的汽体等,造成抽真空环境室度其特性很难超过因素,故进步骤对镀铜后SS304进行抽真空环境室性能指标因素测量。2、SS304镀铜真空性能测试与分析
2.1、真空性能测试装置
超高真空和极高真空材所用的金属材料等物质表面的热出气主要由材料本身解析气体、渗气(主要是H2)以及微小漏隙漏气组成,而这些经常是由熔炼和铸造、存储、加工以及材料本身的非致密性引起的。电镀铜材料的热出气与上述情况有所区别,并且电镀过程中没有摆脱氰化物剧毒这一清洁要求。因此对不锈钢镀铜的热出气率及其残气谱图进行测试与分析,以确保满足Wiggler真空室材料指标要求。
常用的真空材料热出气率测试方法有两种,升压法和小孔流导法(压差法)。此次不锈钢镀铜真空性能测试实验采用压差法。按照标准搭建出气率测试系统,测试装置如图1。

整个装置包括测试罩、规管、四极质谱计及真空获得设备构成。测试罩上室为测试室,下室为排气室,直径DN150,整个测试罩由304不锈钢做成,可耐300℃~400℃高温烘烤。上、下室各装一个离子规(Varian),上室还接有一个四极质谱计(Inficon),下室直接与200L/s 离子泵连接,CF35角阀通过波纹管连接分子泵- 干泵机组(Leybold)。真空系统调试过程中,测试罩内气体流过小孔被真空获得设备抽除。气体流过上、下室隔板小孔会在测试室和抽气室内产生一个压降△P(△P=P1- P2),压强P1、P2 可从上、下室的两个规管读出。已知小孔的直径d=11 mm。根据小孔分子流时流导公式















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