上海光源储存环的真空系统(2)

2009-08-29 蒋迪奎 上海应用物理研究所

3、RF屏蔽波纹管

  高频屏蔽波纹管分为两类, 普通型和高精度BPM型,示于图4。每个单元内用2个普通型RF波纹管连接真空室。每个单元直线节两端配置2个高精度BPM波纹管。每个高精度BPM 波纹管由1个BPM 块和两个短的普通型RF屏蔽波纹管构成,BPM块上安装了一对BPM,BPM 块由铟伐合金支撑架支撑,短波纹管分别和相邻的真空室连接。单指型屏蔽机构避免了双指型屏蔽机构的指间摩擦导致的金属粒子的产生,避免了指间电接触问题,并允许波纹管的横向飘移量大于5mm。

高频屏蔽波纹管

4、泵

  束流累积剂量100Ah后,315GeV和300mA的束流产生的光电解析气载约为1.3×10-2 Pa.L/s ,为了达到1.3×10-7Pa的动态压强,需要有效抽速1 ×105L/ s。全环所有(SIP + NEG) 复合泵、TSP、SIP 的总名义抽速约为3 ×105L/ s ,长期光子清洗后可以应付400mA 束流的光电解析气载。把SAES 公司生产的NEG组件WP1250 安装在上海三井真空的SIP 内,就构成了(SIP + NEG) 复合泵。它增加了泵的抽速体积比,这在SIP 的安装空间被严重限制时很重要。NEG 和SIP 的优缺点互补。NEG激活前后,复合泵的极限真空分别是1.1×10 - 8 Pa 和7 ×10 - 10 Pa 。NEG激活后,复合泵对CO的抽速约700L/s ,几乎是SIP 对CO 抽速的2 倍 。在NEG、TSP、SIP 共用的真空系统上,真空系统的粗抽烘烤、NEG的激活、TSP 的升华的程序要合理细心安排,以便最大限度节省NEG和TSP 的抽气容量。

  一个吸收器附近有一个NEG和一个TSP ,它们都需要大约50A 的交流电进行激活或升华,它们离控制室的距离约30m~50m ,大电缆涉及经费和空间两个问题。注意到它们用电的时间是叉开的,我们为NEG和TSP 设计了一个共用电源,就全环的NEG和TSP 电源而言,节省了几十万元经费。电源由两部分构成,一是供电部分,位于泵的旁边,有两根约2m的粗电缆分别连接NEG和TSP。二是控制部分,位于50m 外的控制室中,控制供电部分轮流对NEG和TSP 供电。

5、上海光源储存环的真空系统调试和储存环调机

  安装前真空室预调试,极限真空达到10- 9 Pa ,并保持真空室安装到储存环内。安装后,现场烘烤了磁铁外的直线节真空室和全环真空泵,全环极限真空达到2 ×10 - 8 Pa ,残气成份H2(70%) 、CO(13%) 、H2O(13%) 。我们推测,如果磁铁内真空室也能现场烘烤,全环极限真空能够达到10 - 8 Pa 。看来真空室退火去磁期间的除气作用是明显的。

动态压强和束流剂量间的关系

  储存环调机开始后,真空系统运行参数直接影响束流参数,反之束流又是影响真空参数的主要因数。光电解析气载成为主要气载,束流清洗成为改善真空参数的主要手段。图5 是束流剂量30Ah~260Ah 过程中的动态压强变化。160Ah 后,真空状态的变化就不大了。期间,束流能量和流强不断提高,直至3.5GeV/220mA。图6 表达了束流剂量达到110Ah过程中,光电解析系数η的变化。储存环达到3.0GeV/100mA/110Ah 时的η是2 ×10-4 mol/ph。图7 表达了储存环运行在能量3.0GeV、流强100mA、η=2×10-4 mol/ph 时,一个单元内的压强分布,压强实际值低于设计值。

光电解吸系数和束流剂量的关系 一个单元内的压强分布

  储存环安装了超导高频腔,10 月,束流达到了3.5GeV/200mA 的设计指标,全环平均压强达到了1.17 ×10 - 7Pa ,优于设计指标1.33 ×10 - 7Pa 。此时,束流寿命约18h ,表明真空系统对束流寿命的贡献是合理的。分别如图8 和图9 所示。

3. 5GeV/ 200mA 束流时的动态压强曲线 3. 5GeV/ 200mA 时的压强和束流寿命

  2008 年12月31日,束流累积计量达到260Ah,束流3.5GeV/220mA 时,全环平均压强达到了0.8×10-7Pa ,表现了储存环真空系统强大的抽速和抽气容量。

  储存环运行在3.0GeV/100mA 时,真空室上各处的温度一般上升1℃~2℃,但某些单片吸收器反射较多的光子到真空室上,导致真空室温升达到8℃。吸收器和真空室内铜条的冷却水温升都小于3℃。这些表明了真空室的热安全性是好的。储存环宽带阻抗的测量值为0.34Ω ,略高于设计值0.2Ω ,说明真空室内壁平滑过渡的设计和工艺情况是好的。

  09 年初,储存环上安装了2 台真空插入件,它们将影响真空系统的状态。详细情况以后将发表文章描述,请继续关注真空技术网。