大科学装置中的真空技术

分类：行业资讯
作者：Allison
来源：未知
发布时间：2025-06-30 13:52
访问量：1575

大科学装置中的真空技术

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作者：Allison
来源：未知
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图1--大科学装置散裂中子源CSNS

根据 CSNS 的物理实验需求，其真空系统各功能区段的工作压强要求如下：

IS和LEBT: 2.0x10^-3Pa
RFQ和MEBT: 1.0x10^-5 Pa
DTL: 1.0 x10^-5 Pa
LRBT & RTBT: 1.0x10^-5 Pa
RCS: 5.0x10^-6 Pa

1. 离子源和低能传输线（IS & LEBT）装置

图2--离子源真空抽气系统

图3--分子泵（左）涡旋泵（中）分子泵机组（右）

为满足特定真空度要求，离子源采用两台抽速达 2000 L/s 的分子泵进行抽气作业，并为每台分子泵配置一台 8 L/s 的涡旋泵，从而实现目标动态真空环境。

针对 LEBT 束流管道孔径较小的特点，配备 800 L/s 的分子泵机组，通过差分抽气技术，有效隔离离子源产生的氢气，降低其对后续 RFQ 真空系统的干扰。

2. 射频四极加速器（RFQ）和中能束流传输线（MEBT）装置

射频四极加速器（RFQ）承担着束流聚焦、聚束和加速的关键任务，为维持所需真空环境，该设备采用 3 台 1000 L/s 的离子泵与 2 台 500 L/s 的分子泵机组协同工作，确保工作压强稳定在1×10^-5Pa 以下。

图4--RFQ 腔体内部结构（左）RFQ 抽气系统（右）

图5--离子泵

中能束流传输线（MEBT）的核心功能是优化束流参数，实现与下游加速器的高效匹配，减少束流传输损耗，在束流测量设备上额外加装两台 100 L/s 的离子泵，进一步提升局部真空性能。

3. 漂移管直线加速器（DTL）装置

图6--直线加速器

漂移管直线加速器（DTL）以其高效加速性能著称，内部四极透镜可对束流进行精准聚焦，有效抑制束流发射度增长。为满足动态真空度要求，每个工艺腔配置两台 1000 L/s 的离子泵，每套物理腔配备两套 500 L/s 的分子泵机组，形成多级真空保障体系。

4. LRBT & RTBT输运线

LRBT 输运线为维持全线真空状态，LRBT 每隔 6 米安装一台 100 L/s 的离子泵，确保束流在低真空环境下稳定传输。

RTBT 输运线在靠近束流窗的前 25 米高放射区域，采用一台 1000 L/s 的分子泵在屏蔽墙外进行远程排气；其余区段则每隔 6 米安装一台 200 L/s 的离子泵，构建起分段式真空维持系统。

5. 快循环同步环（RCS）装置

图7--快循环同步环

快循环同步加速器（RCS）接收来自直线加速器的负氢离子，通过剥离膜转换为质子。该装置通过 8 个全金属插板阀划分为 8 个独立区段，采用可移动分子泵机组进行预抽真空，对于较长区段采用 3 台分子泵机组并行作业。全长 228 米的 RCS 共部署 41 台抽速在 300 - 1000 L/s 之间的离子泵，确保整个环形轨道维持高真空环境，满足束流循环加速需求。

编号：202506-01

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