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SKIF共享中心启用专用区域 助力真空系统设备组装

2025-10-29 11:14     来源:西伯利亚环形光子源共享中心     SKIF共享中心 真空系统 电子束 俄罗斯

西伯利亚环形光子源共享中心(SKIF共享中心)的测试设施与测试大楼内,一块约500平方米的专用区域已正式启用。此区域配备了洁净室、空调以及空气过滤系统,这些设施是为最终组装主存储设施设备所需真空室而创造必要条件的。

SKIF集体使用中心的真空系统结构复杂,由多个相互连接的腔室组成,总长度超过900米。系统内部依靠特殊泵维持着深真空环境,这样的条件对于电子束的顺畅通行极为关键。因为一旦粒子在行进途中碰到残留气体分子或尘埃颗粒,就会发生散射并最终消散。

该单一真空系统贯穿加速器综合体的所有元件,包括直线加速器、增压同步加速器、储存环和束流传输通道。

位于集体使用中心(CUC)的SKIF储存环,对真空深度有着特殊要求。在这个加速器复合体的部分,电子束需要旋转10小时甚至更长时间,才能为研究站提供稳定的同步辐射。为此,专门设置了一个由三个具有特殊条件房间组成的真空区,用于准备储存环的真空室。在这里,真空室会进行最终清洁,以去除生产、储存和运输过程中不可避免产生的灰尘颗粒和其他污染物,以及从金属表面蒸发的残留气体分子。

准备工作分为多个阶段。第一阶段在超声波清洗槽中进行,房间配备了四个长度分别为1.5米和4米的清洗槽,槽内注满去离子蒸馏水,超声波穿过这些水,无需机械接触就能去除腔室表面的沉积物。第二阶段是在专用干燥柜中进行干燥。第三阶段是将各个腔室元件组装成3至4.5米长的组件。完成这些工序后,成品组件会在专用烘箱中进行加热。

为了给SKIF真空室加热,俄罗斯科学院西伯利亚分院布德克核物理研究所的专家设计并制造了三台五米长的炉子,每台重约两吨。这些炉子可以同时容纳多达六个真空室组件,组件会在150摄氏度的温度下加热24小时。“这是一个非常重要的步骤。首先,它可以对真空室表面进行最终清洁。其次,它使我们能够检测真空室及其连接处的缺陷。在加热过程中,水会从微裂纹中蒸发,从而可以在最终组装之前检测并修复缺陷。如果水残留在微裂纹中,加速器设备将继续运行,但完全蒸发是不可避免的,这将导致真空室失压,进而使整个装置长时间停止运行。磁真空组件需要从储存环上分离,运送到真空区,进行拆卸、维修,然后按照所有精确的大地测量数据重新组装,放回原位并进行调试。因此,必须立即纠正任何小缺陷,以防止出现重大问题,”俄罗斯科学院西伯利亚分院磁物理研究所所长、物理与数学博士亚历山大·克拉斯诺夫解释道。

只有经过所有准备阶段,真空组件才能安装到储磁体内部。主储存环的超高真空由一千多台不同类型的真空泵产生和维持,这些真空泵均匀分布在环形电子路径上。最初,真空由大型泵站——涡轮分子泵产生,可提供10⁻⁴至10⁻⁸托的真空度。接下来,组合泵——吸气泵与磁放电泵的组合——投入运行。它们并非通过机械方式抽出气体分子,而是将其分解成离子,这些离子与活性金属——钛发生反应,形成稳定的化学键或固溶体。这些泵能够产生高达10⁻¹¹托的真空度。目前,真空段约40%的真空室已准备就绪,并已开始安装在储存环的旋转组件上。


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