BEPC Ⅱ束流引入的真空测量误差

2010-03-06 肖琼 中国科学院高能物理研究所

  当BEPC Ⅱ储存环的束流突然丢失时,真空计和离子泵的压力测量值都先有一个瞬时的减小,之后才逐渐降低到本底压力。这表明束流运行时压力测量值中存在着束流引入的正误差,误差量正是测量值减去实际值之差。丢束之后束流引入的误差立即消失,真空计测量值反映的是实际压力。对于某个真空计,利用突然丢束后压力测量值随时间变化的数据进行非线性拟合,得到一条负指数衰减的抽空曲线,根据它外推可以得到丢束时刻的实际压力。对于若干次突然丢束,用这种方法观察丢束流强不同时该真空计误差量的变化,发现误差量与流强基本呈正比例关系。通过直线拟合求得比例系数,也就得到了在任意流强下根据该真空计压力测量值来计算实际压力的公式。

  高能加速器在束流运行时,真空系统的气载主要来自同步光照射真空室壁导致的气体分子脱附 ,本底的放气只占很小的一部分。例如BEPC Ⅱ储存环的电子束流为300mA 时,电子环平均压力约为146nPa ,而无束流时平均压力仅为29nPa 。当正在运行的束流突然丢失时(例如高频腔压故障,丢束时间在几秒钟内) ,同步光对气载的贡献也很快变为零,真空系统的压力应该逐渐降低,回归到无束流时的本底压力。然而,在BEPC Ⅱ储存环的束流运行中我们发现,突然丢束后真空测量仪器上显示的压力值并不完全是逐渐下降的:在丢束后的几秒内有一个大台阶的瞬时下降,之后才是逐渐下降到本底压力。

  各种丢束时的阻力值在预估值瞬时降低的的问题在PEP-Ⅱ和KEKB等欧美国家变快器旁边探究在。PEP-Ⅱ和KEKB 都人认为,她是可能束流使用时负压室环境计的阻力值在预估值中现实具备着束流面临的微信云发送到操作光电科技材料科技材料子所传入的粗差,时不时丢束时光里电材料因素当即收场,粗差也当即不见,是的阻力值在预估值当即重返到实际效果值,主要表现为这个大平台的降低。PEP-Ⅱ探究到在现实具备水平垂直人体电磁波的负压室环境管线处(假如负压室环境盒外绕螺线管) ,微信云发送到操作光电科技材料科技材料子深受水平垂直人体电磁波控制,各种粗差会缩小。KEKB 察觉在规管所以在的支路管线(原句叫做“规管颈脖”)加裝这个二极塑胶镊子,也可以在某种方面上偏转微信云发送到操作光电科技材料科技材料子,一并缩小各种粗差。等等的问题都苹果支持了粗差发源微信云发送到操作光电科技材料科技材料子的推论。   发文解绍了在BEPCⅡ店铺环蒸空程序上检查到的束流对接蒸空在线测量不确定度的状况。在这里,我门不一起探讨对接不确定度的内化不可逆性,却是如下好几个种核算莫名其妙丢束时时的其实压强的技术,因此依照许多次莫名其妙丢束后蒸空计的压强数据源能够蒸空计的较准计算公式。

1、BEPC Ⅱ束流引入真空测量误差的观察

  BEPC Ⅱ真空系统上主要的真空测量仪器是冷阴极规(CCG)和热阴极规(BAG),除此之外结合了非蒸发型吸气剂的溅射离子泵(INP) 也能给出压力测量值。这些仪器的读数都保存在历史数据库中,每10s 保存一次。从历史数据中可以发现,每当突然丢束时,真空计的压力读数都会先有一个较大台阶的下降(20s以内) ,然后才逐渐按照指数衰减规律变小,溅射离子泵的压力读数也有类似的跳变现象。图1 表示的是正、负电子环某次突然丢束时真空测量仪器记录的压力数据。其中,图1(a)中I(e +) 表示的是正电子束流的流强, P(R2I-CCG6) 、P(R1I-BAG1) 和P (R2O-INP26) 分别表示正电子环某冷规、热规和溅射离子泵测量的压力,图1(b)是负电子环的类似情况。

丢束时压力测量值的突然减小

图1  丢束时压力差量测值的就降低了大约   在泵抽速固定的情况报告下,机械泵度体统的用时常数可能是不能变的,图1 中的重压在线侧量值的老是大幅度减少和慢慢地大幅度减少不言而喻同学之间隔阂。这里的英文我们的抄袭PEP2 Ⅱ和KEKB 的解悉,束流运动时机械泵度在线侧量机器设备的的重压在线侧量值普遍存在着束流添加的随机计算误差,这些随机计算误差在老是丢束时再次消逝,呈现为的重压在线侧量值的老是大幅度减少,以后的的重压在线侧量值慢慢地大幅度减少便是合理的重压的变动阶段。

2、利用丢束后的压力测量数据计算丢束时刻的实际压力

  会因为上述所说确定误差是束流导入的,咱们能能表示丢束20s 以来的抽真空计自动测量值展现了现场气压。那 ,咱们能能通过丢束20s 以来的气压的数据实施非波形线性拟合,收获丢束以来的抽真空线条,并由该线条来外推丢束此时的现场气压。   各位考虑到机械泵环境计所在地的同一款 机械泵环境盒单无,随着相连的机械泵环境盒境况很贴近,可被忽视相连机械泵环境盒间的净甲烷气体外流,将本机械泵环境盒相似于为同一款 敞开式体系。假说本底放气比率为Q0 ,泵的总抽速为S ,机械泵环境盒体型为V ,实际情况阻力为P ,从有时候丢束到阻力重新提高稳定的的过程中, P 肯定具备内容如下式子 :

  P 与抽气时光t 大致相同拥有如下图所示指标值衰减原因:

  至少P0 = Q0/S 为本底压为,K1 是与开始一直有关于的常数,K2 是进口真空系统的的的时间常数,1/ K2 = S/ V 是企业单位体型大小上地域分布的抽速。


表1  丢束后R1I2CCG6 的压力测量值变化

丢束后R1I2CCG6 的压力测量值变化

  要根据丢束20s 未来的P 随t 不同的大数据可能折线拟合折线计数公式(1) :P=P0+ K1exp(- t/K2) ,由折线拟合折线的折线外推可求得刚慢慢丢束时间表的实际效果各种压力。   以正电子技术厂环冷规R1I-CCG6 特征分析。在200七年6月17日的0 点1min50s 发生了过多次陡然丢束,290mA 的正电子技术厂束流在几秒内丟掉,你们观察动物到没多久丢束的10s 内重压测试值从79 ( ×13.3nPa) 换为48 ( ×13.3nPa) ,20s ,大体按股价指数现象衰减。P - t 数据报告见表1 ,以刚展开丢束时为t=0一直。

  我们认为丢束20s 之后的真空计读数可以代表实际压力,那么去掉表1 中的前两组数据,以从20s到300s的数据来拟合(如图2),得到式(1)的三个常数:

P0 = 14. 58100
K1 = 14. 36937
K2 = 52. 09548

  所以必得,当t = 0 时,实计重压P = P0 + K1 =28.9 ( ×13.3nPa) ,其平均值比真空体计的重压检测的值79 ( ×13.3nPa) 要小有许多。探及,在290mA 束流行驶时,重压检测的值现实存在着比较大的的正偏差。

根据丢束20s 之后的数据拟合P-t 曲线

图2  结合丢束20s 完后的统计数据拟合的曲线P-t 的曲线

3、误差量与流强的关系及真空计校正公式

  在时不时丢束对机是造成损害的,自己没能特地做时不时丢束实验英文,也就没法到很更加充分的数据统计,不过根据在过去发生的的时不时丢束环境的时间统计就可以到多个个流强I 下的真空环境度測量值P1 和现实情况值P2的剖析。正微电子技术以冷规R1I-CCG6 特征分析,如表2 ,负微电子技术以冷规R3I - CCG6 特征分析,如表3。   犹豫束流对机械泵体室外壁有打扫的作用,渐渐束流正常运作用时的加权年均值,年均每毫安束流所构建的气载是随着压缩的。另一,各个次植入的束流,搜集照明射的地理位置或许不完成同一,从而导致年均每毫安束流所构建的气可载所转化。于是,表2 和表3 中合理压P2 与流强I 不呈规则化相互问题。不过,人们公司出现束流构建的差值P1 - P2 与I 差不多上是呈规则化相互问题。采用PEP-Ⅱ和KEKB 的预期结果,束流构建的差值是搜集光電子从而造成的,来来说搜集光電子的量是与束流流强正相关的,也都没有束流的之后也也都没有此种差值,综上所述规则化相互问题须得就会非常简单的正比例相互问题,也就会一次过起点的虚线。这样人们公司借助当前的数据文件线性拟合达到P1-P2 随I 的转化相互问题,那样在已经知道流强I 和机械泵体度衡量值P1 的环境下,就会按照其综上所述转化相互问题来计算机械泵体度合理值P2 。

正电子环R1I - CCG6 的数据 负电子环R3I - CCG6 的数据

表2  正网络环R1I - CCG6 的参数  表3  负网络环R3I - CCG6 的参数   对表2 中的P1 - P2 随I 的变幻关联作过圆心的线型拟合曲线,如图甲所示3。

R1I - CCG6 的误差随流强的变化关系拟合

图3  R1I-CCG6 的计算误差随流强的改变社会关系拟合曲线   对正光电环冷规R1I-CCG6 认为,知道流强I 和压侧量值P1 ,就行依据那么的工式折算实际上的压P2 : P2=P1-0.1835 I (企事业单位同表2)   对表3 中的P1-P2随I的发展相互关系作过开始的平滑线性拟合,下图4。

R3I-CCG6 的误差随流强的变化关系拟合

图4  R3I-CCG6 的精度随流强的波动关系的曲线拟合   针对于负电子器材环冷规R3I-CCG6的说,已发现流强I 和的心理压力衡量值P1,就应该结合下文的公式计算方法计算方法的心理压力合理值P2 : P2=P1-0.02341 I(基层单位同表3)

4、结论

  BEPC Ⅱ束流运动时高压气检测的中有着束流引用的出现偏差的原因。巧用突然之间丢束后负压任何时候间转化的数据报告,利用非条直线曲线拟合曲线,需要求得丢束時刻的其实负压。用各种办法观查丢束流强区别时出现偏差的原因量的转化,会发现了出现偏差的原因量与流强总体呈正比例表的联系,并利用条直线曲线拟合曲线求得了比例表因子。这也就得见了跟据流强和负压检测的值来运算其实负压的关系式。