许多斥地在责任时齐会产生磁场,比如,家用电雪柜的磁场强度约有10高斯(1mT),MRI(核磁共振)的磁场强度以致会高达3T;尽管不错采纳屏蔽等方法,仍然可能会有外漏的杂散磁场,对责任在隔邻的真空泵产生不好的影响。
以涡轮分子泵为例,当涡轮分子泵的转子在磁场中旋转时,会产生涡流。这些电流倾向于拦阻转子的旋转,并导致电机的功率增大。由于泵转子不与定子搏斗,涡流产生的热量和稀奇的功率主要通过放射隐藏。因此,可能会导致转子过热。
为了证实磁场对分子泵责任的影响,德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)遐想并实施了底下的测试。
测试条目和安装:被测分子泵的型号为TwisTorr304FSCFF6,使用一双亥姆霍兹线圈(直径120厘米)来产生包围通盘这个词泵的均匀磁场。
被测分子泵由一台涡旋干泵行为前级,分子泵的进气口压力抽至10-1Pa以下(该压力以下,热对流险些为零,分子泵转子的热量仅不错通过放射传递出去很小的一部分)。使用20℃的冷却水对分子泵合手续进行冷却;分子泵的猖狂器会自动诊疗电机电流,保合手转子以恒定转速运行。
伸开剩余81%使用安装于分子泵口的红外温度计测量被测试分子泵的转子温度。使用联结到分子泵外壳的PT100热电阻测量定子的温度。
测试经过领导时候,涡轮泵以满转速合手续运行。运行的磁场训诫为1mT,泵在该磁场下运行12个小时以巩固转子温度;然后关闭磁场,再运行12个小时以使转子降温;然后再差别把磁场训诫为2mT,按照前边的方法连接进行测试,直至磁场加多到7mT。
测试末端如上图所示,当磁场缓缓加多后,被测分子泵转子的均衡温度也随之飞腾,当磁场强度为7mT时,均衡温度飞腾到100摄氏度摆布(安捷伦分子泵的最大允许温度为120度)。以上末端标明磁场对分子泵的运行有显赫影响。
另外,KIT使用该测试平台测试了另一台其它品牌的分子泵,一系列的对比测试标明,安捷伦分子泵在疏导的磁场条目下转子的均衡温度明显较低(5mT时,低约莫40度)。
上述试验仅仅关于涡轮分子泵的影响层面。转头一下,磁场对真空得回斥地的影响主要体当前以下几个方面:
❶影响电机性能:磁场会干涉真空泵的电机转子旋转,导致电机功率增大,以致可能引起过热。举例,在涡轮分子泵中,磁场会导致转子产生涡流,这些涡流会拦阻转子的旋转,加多电机的功率消费,并可能导致转子过热。
❷影响泵的抽气恶果:磁场会吸附气体,从而影响真空泵的抽气恶果,导致无法达到预期的真空现象。在使用干式真空泵时,使用磁性材料会吸附气体,影响泵的抽气恶果。
❸影响泵的巩固性和寿命:磁场会导致泵的旋转巩固性着落,影响泵的平素责任。干式真空泵使用磁性材料会引起磁滞吹法螺,影响泵的旋转巩固性,导致泵无法平素责任。
在许多真空运用中,磁场关于真空得回斥地的影响是不能幸免的。比如同步加快器及大型核聚脚色置。以同步加快器为例,安装巨大而复杂,除了真空系统外,同步加快器包裹着大齐的磁铁。这些磁铁会不停加快粒子,给粒子弯转力以猖狂粒子轨谈,使粒子沿既定中心轨谈默契。
然而,电磁系统会产生强磁场、强放射和电磁干涉,关于真空系统会产生很大影响。针对特定磁场环境,部分真空斥地制造商通过立异并改换泵体结构,以满足运用场景的需要。在此方面,安捷伦的溅射离子泵产物还是累积了丰富的教养。
产生超高真空和极高真空关于直线加快器的真空系统遐想东谈主员、拼装东谈主员和操作主谈主员而言是一项巨大的挑战。安捷伦溅射离子泵领有二极泵遐想,当先由瓦里安公司遐想(Varian瓦里安公司为安捷伦真空部门的前身、创建于1948年,于1957年发明了第一台溅射离子泵)。针对离子泵各结构优化,包括抽气单位结构、磁铁结构、磁路遐想以及多层复合泵等,瓦里安公司请求了大齐议论专利。包括下图中:
(a)将阳极筒结构由圆筒改为波澜线型,因传统阳极筒阵列的阳极筒之间存在轻佻,轻佻的存在对抽气性能无成心恶果却增大了抽气单位体积,波澜线型阳极筒摒除了轻佻且在疏导体积下晋升了阳极筒个数;
(b)在阴极板与永磁铁之间添加圆管并粘附在阴极板上,在圆管中通入冷却水用以缩小抽气单位内的温度,因潘宁放电属于冷阴极放电,保证泵内温度对潘宁放电的进行及晋升抽气性能具有成心恶果;
(c)在传统结构基础上于泵下方添加两块永磁铁,除了不错增强举座的磁场强度,还在一定进度上起到导磁作用,完善了磁场散布。
近些年,安捷伦与德国电子同步加快器(DESY)技俩进行配合,该技俩需要离子吸气剂泵以满足其超高真空要求,但需要一种新颖的遐想来支吾其独有的直线加快器的挑战。
安捷伦新式离子吸气剂泵遐想针对其运用进行了优化。关于DESY加快器,由于磁体相配规胪列,用于劝诱磁力线和元素位置的极片几何时势大幅缩小了对电子束轨迹的干涉。通过这种时势,安捷伦改善了离子泵对电子束的光学屏蔽,并显赫晋升了泵的抽速。
▲安捷伦与DESY配合助力加快粒子与科学
安捷伦也和欧洲核子参谋组织(CERN)偏激他主要物理参谋中心确立了长达数十年的配认为议,关于粒子加快器的真空运用还是相配熟练。
安捷伦真空(原瓦里安真空)与欧洲核子参谋组织的配合不错追预想到1967年,往时的瓦里安(Varian)堤防大利齐灵(Torino)开设了专诚的工场,为CERN制造超高真空离子泵。从当时起,瓦里安及当前的安捷伦合手续为CERN提供高真空和超高真空惩处有蓄意。
1971年,300台抽速为400l/s的溅射离子泵第一次被安装到了强子对撞机ISR(相交储存环)技俩上;1983年,卓著1000台Starcell离子泵被安装到了大型正负电子对撞机(LEP)技俩上,并在尔后被CERN的险些每个大型技俩列为圭臬成就;大型强子对撞机(LHC)是寰宇上最大,功能最刚硬的粒子加快器,在长达27公里的光束环上,每隔一段距离就有一台安捷伦离子泵在责任。
针对粒子加快器对真空系统的特有需求,安捷伦开发了专属真空惩处有蓄意,不错在刚硬的磁场和放射环境下完好运行。截止到当前,还是有接近3000台多样型号的安捷伦离子泵在CERN装机。
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