同步辐射光源的真空系统

被检容器
四极质谱仪：
三． 真空室（）－材料
根据总体要求确定材料的选择： 机械性能——强度、硬度、比重、熔点 真空性能——表面氧化层、出气率 导磁率 导热、导电性能 抗辐射性能、防辐射性能 机加性能 焊接性能 成本和采购途径
真空室（）－结构
• 形状内部及外围设备装拆空间（设备总体决定） • 大气压变形壁厚加强筋（分析变形） • 抽气流导（气载分布、流导、压强分布计算） • 泵阀规电极冷却水运动传导观察窗安装孔 • 真空室烘烤和冷却热胀冷缩支撑点（热负载温度分布计算、
2. 真空测量
• 低真空规（热传导规）
• 将规管中的一根张紧的金属丝通以电 流加热，在热平衡时，输入的能量为辐射 传热量、引线传热量和气体传热量之和。 前两项为定值，最后一项与与气体压力成 正比（低气压下）。通过电阻的变化得到 相应的真空度。常用的有热偶规与电阻规 （皮拉尼规）。测量范围～。
•
• 高真空规
数零散性 规管的校准和比对：相对、范围 不求真空测量的绝对准确。
3. 真空阀门
• 阀门是连通隔离不同真空区域的重要部件。
• 适用不同真空范围的阀门（结构、材料不同）：低 真空阀、高真空阀、超高真空阀
• 适用不同场合（管道结构、高温、低温、高压、腐 蚀性气体、辐射）的阀门：
• 光源用阀门：全金属角阀－，氟橡胶密封圈门阀－ 超高真空＋直通，全金属门阀－超高真空＋直通＋ 辐射，全金属屏蔽门阀－超高真空＋直通＋辐射＋ 屏蔽，快关闭阀全金属直通阀－光束线用。
• 新鲜钛膜产生化学吸附，
• 形成稳定的化合物而产
• 生抽气作用。
•
• 锆铝吸气剂泵
•
它是由锆铝合金材料（％锆、％铝）
在高温下激活后吸附活性气体的泵。
•
工作范围：－～－。
真空泵（）－泵的性能特点
• 极限真空度（泵本身达到最低压强） • 抽速曲线（压强～抽速） • 抽气选择性（对各种气体抽除能力不同） • 对混合气体的抽气行为（一种气体影响泵对另一
应根据上述评估值结合布泵和流导计算得到有 效抽速值用于计算
气载分布－有效抽速分布－压强分布的计算程 序
真空泵（）－粗略简易配泵法
• 比照国内外类似装置的布泵 • 加一点抽速余量，比如％ • 加其它一种泵更可靠（如） • 如气载均布，泵抽速也均布，多台小泵好 • 如气载集中，泵靠近气载，距离尽量短 • 根据不同真空度时泵实际抽速计算 • 预抽分子泵抽速不必很大，前级油泵可用。 • 国产性价比不低，完全可用。 • 规管放置合理，反映真实压强。
→湍流、 粘稠流、分子流）； 6. ②不同区域功能不同，所用真空设备
不同。
真空区域划分及对应真空泵
• 低真空：～－ → • 中（高）真空：－～－ → • 超高真空：－ ～－ → 、＋＋ • 极高真空：＜－ →
• 先弄清你的装置要达到的真空区域要求！
.常规真空技术的主题：
真空容器－气源（气载）－抽气（抽速）， 即真空获得和测量。
同步辐射光源的真空系统 －系列技术讲座之一
－
本次讲座内容
1. 真空基础知识 2. 部分真空设备的原理 3. 真空室 4. 真空获得 5. 光源真空系统 6. 其它
一． 真空基础知识
1. 什么叫真空？ 2. 一定范围空间内的气体压强低于大气
压的状态 3. 真空区域划分：低、高、超高、极高 4. 划分的原因： 5. ①根据气流特点（低、高、超高真空
• 向相反。分子泵工作时，转子
• 高速旋转，迫使气体分子通过
• 叶片从泵的上部流向下部出口，
• 从而产生抽气作用。
• 工作范围～－。
• 溅射离子泵
•
在钛板（阴极）和不锈钢圆筒
（阳极）间加上～高压，通过磁场作用，
空间中的自由电子产生潘宁放电，轰击钛
板，打出的钛原子沉积在阳极筒及和阴极
• 板上，气体分子碰撞到
• 全压强测量和气体成份分析（分压强）→ 如何提高测量真实性、精度和一致性？
• 真空系统控制→如何操作真空设备、真空 数据采集和处理、真空联锁保护？
二．部分真空设备的结构与原理
1. 真空泵： 2. ● 旋片式机械泵
泵)
● 涡旋式机械泵(干
• 分子泵
•
•
定子和转子都装有多层涡轮
• 叶片，转子和定子叶片倾斜面方
• 保持阀门性能寿命：防止灰尘、适度密封力
4. 真空检漏
检漏方法： 压力检漏法 水压法 气泡法 卤素检漏法 氦质谱检漏仪吸枪法 真空检漏法 真空规检漏法 氦质谱检漏法 四极质谱检漏法
氦质谱检漏仪： ：质谱仪，氦传感器（°磁质谱仪） 涡轮分子泵（，提供中的高真空条件）
…：电磁阀（用于控 制气流）
涡旋泵（为涡轮分子泵提 供前级压强和试件抽空）
真空容器：结构、材料、密封、制造、工艺→ 如何适应总体、漏气出气少、易加工、经济？
气源：空间气体、漏气、渗气、材料表面出气 （热解吸、电子离子光子感应解吸、室壁体 内气体输运到表面）、人为充入的介质气体 →如何减少气载、控制气体成分？
• 抽气：泵（抽气原理和特性）～气体流导 （抽气通道结构和气体分子运动学）→如 何提高抽气能力和效率？
• 通过热（冷）阴极放电，产生自由电 子，电子在电、磁场作用下与气体分子碰 撞，再产生正离子与电子。在低气压下， 气体分子被电离所生成的正离子数与气体 分子密度成正比。通过测量正离子数而得 到相应的真空度。
• 常用有热阴极规和冷阴极规。
• 测量范围～。
• 四极质谱仪
•
四极质谱仪是根据不同荷质比的离子
种气体的抽除） • 抽气容量抽速曲线（容量～抽速） • 标称有效抽速（有 泵的震动（影响主体设备工作）
真空泵（）－泵的配置原则
从泵的性能特点归纳出泵的配置方法： 单一泵极限压强要高于所需系统压强 几种泵组合可获得好于单一泵的真空 应把工作压强时的泵抽速用于计算 应根据系统内的气体成份配置泵 应把泵对各气体成份的抽速用于计算 应把随容量下降到一定量的抽速用于计算
在直流—高频四极分析场中运动轨迹的稳
定与否来实现质量分离的。通过测量得到
不同成分气体的分压。
荷质比
离子的判别
离子
分子
，
，， ， ，， ，
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真空测量
不同规管的测量范围： 低真空规（＞－）：薄膜规、电阻规、热偶规 中高真空规（＞－）：电离规、冷规 超高真空规（＞－）：规、冷规 极高真空规（＞－）：分离规、磁控规 各种规管测量误差：一般＞％ 多个规管测量的零散性和变化：来源于结构和参