加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置及其使用方法

专利名称：加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置及其使用方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210696211.8

专利申请（专利权）人：中国科学院近代物理研究所
权利人地址：甘肃省兰州市城关区南昌路509号

专利发明（设计）人：郑亚军,杨雅清,陈文军,陆海娇,刘建龙,许小伟,潘永祥,张茂林,杨建成

专利摘要：本发明涉及加速器真空技术领域，尤其涉及一种加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置及其使用方法。其包括夹持件、底板、异型护罩和外部连接件，夹持件包括固定架和拉杆。固定架上设有夹持多个非蒸散型吸气剂片的多个斜槽，斜槽对非蒸散型吸气剂片起轴向约束作用和烘烤传热；拉杆穿过多个非蒸散型吸气剂片上的孔，拉杆与多个非蒸散型吸气剂片上的孔相适应。异型护罩根据气流方向设计成异型，风阻小。该装置设于真空室内占用真空室横向空间小、不影响束流，烘烤受热面积大，全向约束，低风阻异型护罩保护，可耐受大气压冲击，可用于无法布置非蒸散型吸气剂片泵和存在高出气率元器件的真空室内，可承受300℃高温烘烤，可以快速获得并维持系统极高真空。

主权利要求：
1.一种加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置，其特征在于，包括：夹持件，用于夹持多个非蒸散型吸气剂片，并使多个非蒸散型吸气剂片在所述夹持件上倾斜等间隔排列；所述夹持件包括固定架和拉杆，所述固定架上设有夹持多个非蒸散型吸气剂片的多个斜槽，所述斜槽对非蒸散型吸气剂片起轴向约束作用和烘烤传热；所述拉杆穿过多个非蒸散型吸气剂片上的孔，所述拉杆与多个非蒸散型吸气剂片上的孔相适应，以保证多个非蒸散型吸气剂片的倾斜角度与所述斜槽的倾斜角度相适应；所述拉杆与固定架通过第一连接件连接；
底板，用于安装所述夹持件及设于所述夹持件上的多个非蒸散型吸气剂片；
异型护罩，用于保护多个非蒸散型吸气剂片；所述异型护罩与底板通过第二连接件连接；
外部连接件，用于将所述非蒸散型吸气剂片固定装置固设于加速器真空室内；
所述底板上表面间隔设置多个锯齿形台阶面，所述多个锯齿形台阶面的齿面角度与所述固定架上的多个斜槽的倾斜角度一致；
底板与加速器真空室接触的下表面间隔设置多个燕尾槽；
所述异型护罩根据气流方向设计成低风阻的弧形面；
所述异型护罩上设有多个起鼓孔，多个起鼓孔可实现对气流进行控制和引导。
2.根据权利要求1所述的加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置，其特征在于，所述第一连接件为锁紧螺母，所述第一连接件将所述拉杆固定在固定架上的“U”型槽内。
3.根据权利要求1所述的加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置，其特征在于，所述外部连接件包括连接螺柱和锁紧螺母。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：确定满足适用所述非蒸散型吸气剂片固定装置的加速器真空室使用环境，将所述非蒸散型吸气剂片固定装置通过外部连接件安装于满足使用环境的加速器真空室内；
真空系统整体安装后，完成真空检漏且满足漏率要求，对加速器真空室进行在线烘烤、冷却。
5.根据权利要求4所述的加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置的使用方法，其特征在于，所述的加速器真空室使用环境包括：加速器某处真空室内存在高出气率的元器件，且对真空度要求到极高真空。
6.根据权利要求4或5所述的加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置的使用方法，其特征在于，通过焊接在真空室内的连接螺柱将所述非蒸散型吸气剂片固定装置定位在加速器真空室内，利用锁紧螺母进行固定。 说明书 : 加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置及其使用方法技术领域[0001] 本发明涉及一种加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置及其使用方法，属于加速器真空技术领域。背景技术[0002] 一般情况下，加速器的真空度决定了束流寿命，对于短寿命束流，极高真空条件(10‑10Pa以下)有助于减少束流‑气体相互作用，并且限制来自外部环境的扰动，提高束流寿命和品质。随着粒子加速器对束流寿命要求的进一步提高，为减小真空室内束流与残余气体的碰撞损失，束流物理对真空度的要求更高，加速器运行真空需要由超高真空进入极高真空，但是极高真空的获得并非易事。研究人员从真空室(管道)结构设计、材料选型、制造工艺、高温除气、在线烘烤等方面着手来获得极高真空。加速器真空系统目前采用的主泵为吸附型真空泵，如分子泵、离子泵、升华泵、非蒸散型吸气剂(NonEvaporableGetter，即NEG)泵、NEG泵+溅射离子泵组合的复合离子泵等。非蒸散型吸气剂(NEG)被应用到系统超高真空和极高真空的获得和维持中。其工作原理是：首先气体分子吸附于NEG表面，然后NEG在高真空或惰性气体条件下加热活化，最后气体扩散进入NEG体内，同时恢复新鲜的NEG表面。国内外加速器装置，为了提高部分无法布置泵的真空盒的真空度，在真空盒内表面镀NEG薄膜，可以起到分布泵的作用，而且NEG薄膜具有降低二次电子发射的作用。但是NEG镀膜工艺复杂，成本高。发明内容[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种安全、高效、普遍适用的非蒸散型吸气剂片固定装置，该固定装置具有占用真空室横向空间小，烘烤加热接触面积大，有效利用面积大，可耐受大气压冲击，能用于无法布置非蒸散型吸气剂泵的真空室。[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：[0005] 本发明的第一方面提供一种加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置，其包括：[0006] 夹持件，用于夹持多个非蒸散型吸气剂片，并使多个非蒸散型吸气剂片在所述夹持件上倾斜等间隔排列；所述夹持件包括固定架和拉杆，所述固定架上设有夹持多个非蒸散型吸气剂片的多个斜槽，所述斜槽对非蒸散型吸气剂片起轴向约束作用和烘烤传热；所述拉杆穿过多个非蒸散型吸气剂片上的孔，所述拉杆与多个非蒸散型吸气剂片上的孔相适应，以保证多个非蒸散型吸气剂片的倾斜角度与所述斜槽的倾斜角度相适应；所述拉杆与固定架通过第一连接件连接；[0007] 底板，用于安装所述夹持件及设于所述夹持件上的多个非蒸散型吸气剂片；[0008] 异型护罩，用于保护多个非蒸散型吸气剂片；所述异型护罩与底板通过第二连接件连接；[0009] 外部连接件，用于将所述非蒸散型吸气剂片固定装置固设于加速器真空室内。[0010] 同时，本发明第二方面还提供第一方面固定装置的使用方法，包括如下步骤：确定满足适用第一方面所述的非蒸散型吸气剂片固定装置的加速器真空室使用环境，将第一方面所述的非蒸散型吸气剂片固定装置通过外部连接件安装于满足该使用环境的加速器真空室内；真空系统整体安装后，完成真空检漏且满足漏率要求，对加速器真空室进行在线烘烤、冷却。[0011] 本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：[0012] 1、NEG片安装在夹持件的斜槽内，通过拉杆穿过NEG片中间圆孔，实现NEG片的全向约束，不仅增加了受热面积，而且降低了安装高度，仅为20mm。[0013] 2、底板采用燕尾槽结构和锯齿型台阶面，减小底板和真空室接触面之间的夹气，同时间接增大了NEG片烘烤时的受热面积。[0014] 3、采用异型护罩，气流方向风阻小，在护罩表面开设起鼓孔，对气流方向进行有效控制，避免大气压差对NEG片产生冲击。[0015] 4、可承受300℃高温烘烤，可将存在高出气率元器件的真空室真空提高至极高真空。[0016] 5、结构简单、使用方便，具有普遍适用性，拓展了NEG片在加速器真空系统的应用范围。附图说明[0017] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：[0018] 图1是本发明NEG片安装在夹持件上的一种实施方式俯视结构示意图；[0019] 图2是图1的C‑C剖面示意图；[0020] 图3是本发明NEG片安装在夹持件上的一种实施方式主视结构示意图；[0021] 图4是图3的D‑D剖面示意图；[0022] 图5是本发明的一种实施方式结构示意图；[0023] 图6是图5的A‑A剖面示意图；[0024] 图7是图5的B‑B剖面旋转示意图。[0025] 附图中各标记表示如下：[0026] 1、NEG片；2、固定架；3、拉杆；4、底板；5、底板上的燕尾槽；6、底板上的锯齿形台阶面；7、异型护罩；8、异型护罩上的起鼓孔；9、低风阻迎风面；10、NEG片上的孔；11、锁紧螺母；12、斜槽；13、连接螺钉；14、连接螺柱；15、锁紧螺母。具体实施方式[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0028] 除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。[0029] 同时，本发明在使用“NEG”时，其与“非蒸散型吸气剂”具有相同的含义。[0030] 下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。[0031] 如图1至图7所示，一种加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置，其包括一夹持件、一底板、一异型护罩和一外部连接件。[0032] 如图1至图4、图6和图7所示，一夹持件，用于夹持多个非蒸散型吸气剂片1，并使多个非蒸散型吸气剂片1在夹持件上保持倾斜等间隔排列。夹持件包括一固定架2和一拉杆3，所述固定架2上设有夹持多个非蒸散型吸气剂片1的多个斜槽12，这些斜槽12向同一个方向倾斜，优选的，多个斜槽12的倾斜角度一致，以保证非蒸散型吸气剂片1平行间隔排列。同时，为了降低NEG片1的安装高度，斜槽12相对水平线的角度尽量小一些，如图2示例的斜槽12的倾斜角度为31°(也即为NEG片1的倾斜角度)，但该角度仅仅是一种实施方式，并不构成对本发明的限定，斜槽12还可以设成其他角度。所述斜槽12对NEG片1起轴向约束作用和烘烤传热。所述拉杆3穿过多个NEG片上的孔10，所述拉杆3与多个NEG片上的孔10相适应，以保证多个NEG片的倾斜角度与所述斜槽12的倾斜角度相适应。优选的，拉杆3与NEG片上的孔10两边均相切，可以确定斜槽12的最小倾斜角度，进而降低安装高度。所述拉杆3与固定架2通过第一连接件11连接。[0033] 优选的，所述第一连接件11为锁紧螺母，所述第一连接件11将所述拉杆3固定在固定架2上的“U”型槽内。固定架2上的“U”型槽设计可以通过调节拉杆3在固定架2上“U”型孔中的高度，进而可以保证NEG片1与底板4的良好接触。[0034] 如图6、图7所示，一底板4，用于安装所述夹持件及设于所述夹持件上的多个NEG片。[0035] 为确保倾斜安装的NEG片1在底板4上安装，所述底板4上表面间隔设置多个锯齿形台阶面6，所述多个锯齿形台阶面6的齿面角度与所述固定架2上的多个斜槽12的倾斜角度一致。优选的锯齿形台阶面6设为等间距。[0036] 底板4与加速器真空室接触的下表面间隔设置多个燕尾槽5，该设计可减少夹气。[0037] 底板4根据所安装的真空室截面进行配做，本实施例按照圆形截面真空室进行设计，显然该结构可以拓展到其他形式截面的真空室。根据真空室体积，出气率计算，将若干个夹持件(带有多个NEG片1)整体安装在底板4上，为确保NEG片1和底板4上的锯齿型台阶面6良好接触，可以通过调节拉杆3在固定架2上“U”型孔中的高度，调节后点焊固定。[0038] 如图5、图6和图7所示，一异型护罩7，用于保护多个NEG片；所述异型护罩7与底板4通过第二连接件13连接。优选的第二连接件13为圆头十字螺钉。[0039] 为保护NEG片1在突然大气压的冲击下破坏，损坏真空室内的其他元器件，所述异型护罩7根据气流方向设计成低风阻的弧形面。图5和图6示出了弧形低风阻迎风面9的结构示意图，其仅是一种实施方式的示例，不意味着对本发明的限定。[0040] 所述异型护罩7上设有多个鼓起孔8，多个鼓起孔8可实现对气流进行控制和引导。优选的，用圆头十字螺钉13将异型护罩7固定在底板4上。同时，多个鼓起孔8还可实现NEG片1与真空室的联通。[0041] 如图7所示，一外部连接件，用于将所述NEG片固定装置固设于加速器真空室内。所述外部连接件包括连接螺柱14和锁紧螺母15。[0042] 另外，除NEG片之外，所有零部件均采用极低出气率的316L不锈钢加工制作，加工完成后进行高温除气，满足极高真空的要求。[0043] 本发明还包括一种加速器真空室非蒸散型吸气剂片固定装置的使用方法，其包括如下步骤：[0044] 确定满足适用根据上述的NEG片固定装置的加速器真空室使用环境，将上述的NEG片固定装置通过外部连接件安装于满足使用环境的加速器真空室内；[0045] 真空系统整体安装后，完成真空检漏且满足漏率要求，对加速器真空室进行在线烘烤、冷却。[0046] 优选的，所述的加速器真空室使用环境包括：加速器某处真空室内存在高出气率的元器件，且对真空度要求到极高真空。[0047] 优选的，通过焊接在真空室内的连接螺柱14将上面所述的NEG片固定装置定位在加速器真空室内，利用锁紧螺母15进行固定。[0048] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2022-06-20

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN114928934B