BEPCⅡ真空内扭摆磁铁波纹管RF屏蔽结构的改进

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国科学院高能物理研究所 作者:王建力

  BEPCⅡ真空内扭摆磁铁的波纹管在电子束流的高流强运行中发生了损伤和真空泄漏。对损伤原因进行了分析,怀疑是波纹管RF屏蔽结构的弹簧片与接触套之间存在间隙,导致了高次模泄漏。如果波纹管没有压缩到设计的安装长度,弹簧片与接触套之间可能存在1 mm的间隙。利用MAFIA软件对这种情况下的尾场和阻抗进行计算,结果表明尾场收敛很慢,最大的尾场振幅为0.08 V/pC,阻抗在1.32 GHz存在窄带的共振峰。在该间隙处会发生高次模泄漏,有必要对屏蔽结构加以改进。对屏蔽结构的弹簧接触方式做了改进,将弹簧片改为环形的弹簧丝,最大调节量由4.0 mm提高到7.9 mm,且杜绝了间隙。300500 mA的束流实验表明,屏蔽结构改进后,波纹管附近的真空度从2.66×10-7Pa提高到6.65×10-8Pa,波纹管的温度从40℃以上降低到25℃以下。

  北京正负电子对撞机重大改造工程( BEPC II)圆满通过了国家验收, 正式投入运行[1] 。当束流流强达到了600mA 以上, BEPC II储存环真空系统中由同步光和高次模泄漏导致的真空部件温度升高的现象时有出现, 其中, 最严重的一次直接导致了真空内扭摆磁铁( 下称4W2) 的波纹管泄漏, 所在真空区段暴露大气。将该波纹管拆下, 发现波纹管内壁有一道轴向的烧灼痕迹( 如图1) , 其长度跨越十多个波纹, 痕迹较深的地方导致了漏孔。这类情况在PEP-II ,KEKB 等国外加速器上都发生过[3-4] 。

3、结论

  4W2 波纹管内壁的烧灼痕迹及漏孔很可能是由于实际安装时波纹管压缩不能到位, 屏蔽结构中的弹簧片与接触套之间存在间隙, 导致高次模泄漏而造成的。用MAFIA 软件计算屏蔽结构的尾场和阻抗, 结果表明如果弹簧片与接触套之间存在间隙, 确实可能导致高次模的泄漏。对屏蔽结构的弹簧接触进行了改进, 并对改进前后的屏蔽效果进行了束流实验观察, 实验表明改造前存在高次模泄漏,改造后有效抑制了高次模泄漏。事实上, 自从改进了4W2 波纹管屏蔽结构以来, 运行至今电子束流达到了700 mA 以上, 而该波纹管的温度和真空度一直很正常。

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