极薄真空过渡装置及压强差消除系统制造方法及图纸

本公开提供了一种极薄真空过渡装置及压强差消除系统，可以应用于粒子加速器技术领域。真空过渡装置包括：真空过渡膜，配置为厚度小于0.1毫米的非金属膜，两个密封连接件，分别设置于该真空过渡膜的两侧，且均连接一该粒子束流管道。能够实现超宽范围内真空梯度过渡的同时极大的降低粒子束流通过时的能量损失。通过压强差消除系统在抽真空和放大气阶段对真空过渡膜两侧压强进行精确控制，从而消除真空过渡膜在使用过程中两侧的压强差以避免承受较大的气体压力，可以显著降低膜结构破坏的风险，极大的增加了真空过渡膜的使用寿命，保证了极薄的膜结构真空过渡装置能够实现长期安全稳定的运行。全稳定的运行。全稳定的运行。

【技术实现步骤摘要】
极薄真空过渡装置及压强差消除系统


[0001]本公开涉及粒子加速器真空
，尤其涉及一种极薄真空过渡装置及压强差消除系统。

技术介绍

[0002]真空过渡装置是一种用于实现不同真空度区域真空过渡的技术，在粒子加速器(如重离子加速器、质子加速器和电子加速器等)中，同步加速器所需的真空度很高(优于10
‑9mbar)，而高能输运线所需的真空度较低(10
‑5mbar)。此时同步加速器和高能输运线之间有四个量级的真空梯度差值，需要使用真空过渡装置。
[0003]常规的粒子加速器使用差分抽气系统实现真空梯度过渡的要求，而差分抽气系统需要多个真空泵段，因此成本和占用空间都很大。膜结构(例如金属膜、金属与非金属的复合膜、非金属膜)是真空过渡装置的一种，通过在高真空度与低真空度之间设置膜结构，在允许粒子加速器中粒子(例如重离子、质子、电子等)通过的情况下，限制气体在膜结构中的传输，其中非金属膜在加速器中粒子通过时不会产生中子污染，故具有较好的放射物理学性能。常规的非金属膜真空过渡装置需要承受大气压力或者在真空系统抽真空及放大气阶段的压力差，导致膜的厚度较厚，特别是对于面积较大的真空过渡截面，从而导致每次粒子束流通过时的散角变化大、发射度的变化大、能损较大，导致粒子束流通过膜结构后的束流质量和品质较大的降低。
[0004]极薄的膜结构真空过渡装置不但可以在几乎不占用安装空间的情况下实现超过9个数量级的真空梯度过渡，更重要的是可以降低对粒子束流传输过程中品质的影响，从而提高粒子加速器的整体性能指标。极薄的膜结构真空过渡装置在实现其超宽范围内真空梯度过渡、降低对粒子束流传输过程中影响的同时，膜结构两侧准确压强控制及抽真空放大气过程中精确的压强差控制都是复杂而重要的问题，也是极薄的膜结构真空过渡装置在粒子加速器中长期安全稳定使用的关键点所在。在粒子加速器中实现超宽范围真空梯度过渡、降低对粒子传输质量的影响、准确控制膜结构两侧的压强、精确的控制膜结构两侧的压强差均是粒子加速器真空过渡装置发展过程中的重点及难点。为了实现超宽范围真空梯度的过渡，现有的非金属膜结构真空过渡装置的相关研究和应用均是基于满足承受大气压力及抽真空及放大气过程中产生的较大的压强差的机械强度要求。目前还没有不用考虑承受大气压力及抽真空放大气过程中的压强差的极薄的膜结构真空过渡装置的相关研究，主要原因是极薄的膜结构可以承受的压力非常小(通常在0.1大气压以内)，在整个使用过程中很难一直达到极薄的膜结构两侧的较低的压强差的要求。同样在粒子加速器中的真空过渡装置在整个使用过程中也很难一直达到极薄的膜结构两侧的较低的压强差的要求。目前关于粒子加速器真空过渡装置的研究通过限流和差分实现真空梯度过渡的要求，对粒子传输过程中能量损失性能指标的影响也是真空过渡装置研究的重点。而极薄的膜结构能够实现极大的降低粒子束流在传输过程中的能损。超宽范围真空过渡、消除粒子束流传输过程中的性能参数的影响、极薄真空过渡结构的使用等问题均是粒子加速器真空过渡装置发展的
重点及难点。
[0005]膜结构真空过渡装置具有独特的压强分布、较高的对气体传输阻断的能力及异常高效的结构等常规真空过渡装置难以比拟的优势。由于目前准确控制压强及精确的控制甚至消除压强差技术的深入研究的缺失，对于目前的粒子加速器是无法实现极薄的膜结构真空过渡装置使用要求的。
[0006]目前，在研究及使用的膜结构真空过渡装置的方法均是考虑对气体压力的承受能力以保证长期安全稳定的在压力波动的环境中使用，例如增加膜结构的厚度、将膜结构与高强度的非金属结构复合起来使用，粒子束流的传输效率降低，因此无法在要求粒子束流穿过膜结构能损足够小的粒子加速器装置中使用。粒子加速器相关研究的主要目的是提供合格的粒子束流质量，使得粒子束流在传输过程中的性能指标影响可以忽略，按照目前的技术条件是无法实现的，即目前的在粒子加速器中使用的膜结构真空过渡装置是无法满足束流穿过时不受影响的物理参数要求的。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本公开提供了极薄真空过渡装置及压强差消除系统，能够实现超宽范围内真空梯度过渡的同时极大的降低粒子束流通过时的能量损失，通过对极薄真空过渡装置两侧压强以及压强差的精确控制，消除在抽真空及放大气阶段膜结构两侧的压强差，使得极薄的膜结构真空过渡装置能够实现长期安全稳定的运行。
[0008]根据本公开的第一个方面，提供了一种极薄真空过渡装置，应用于粒子束流管道，所述极薄真空过渡装置包括：
[0009]真空过渡膜，配置为厚度小于0.1毫米的非金属膜；
[0010]两个密封连接件，分别设置于所述真空过渡膜的两侧，且均连接一所述粒子束流管道。
[0011]根据本公开的实施例，所述密封连接件包括：
[0012]第一法兰，配置为连接所述真空过渡膜与所述粒子束流管道；
[0013]密封圈，设置于所述真空过渡膜与所述第一法兰之间，配置为密封所述真空过渡膜。
[0014]根据本公开的实施例，在大气压为前级压强的情况下，所述真空过渡膜的漏率为10
‑4mbarL/s；
[0015]所述真空过渡膜的真空过渡范围至少在10
‑
11
mbar
‑
10
‑2mbar之间。
[0016]根据本公开的实施例，所述真空过渡膜上设置有至少一个通孔，所述通孔的数量与所述第一法兰上的固定孔数量相同；
[0017]所述通孔用于所述第一法兰通过所述固定孔与所述真空过渡膜进行固定。
[0018]根据本公开的实施例，所述真空过渡膜的厚度与粒子束流对能量损失要求相关；
[0019]所述真空过渡膜的面积与粒子束流通过所述真空过渡膜时需要的束流截面的面积相关。
[0020]本公开的第二方面提供了一种压强差消除系统，包括：
[0021]如第一方面所述的极薄真空过渡装置；
[0022]两个粒子束流管道，设置在所述极薄真空过渡装置两侧，通过所述密封连接件与
所述真空过渡膜相连；
[0023]压强差消除装置，包括分别设置在两个所述粒子束流管道上的流导组件以及抽真空组件，两个所述流导组件与所述抽真空组件之间通过一三通相连。
[0024]根据本公开的实施例，所述两个粒子束流管道中的一所述粒子束流管道通过第一波纹管与所述密封连接件相连。
[0025]根据本公开的实施例，所述流导组件包括：
[0026]角阀，包括两个接口，所述两个接口中的一个接口与所述粒子束流管道相连，所述两个接口中的另一个接口与流导元件相连；
[0027]所述流导元件，包括两个第二法兰以及连接所述两个第二法兰的管道，所述两个第二法兰中的一个第二法兰与所述另一个接口相连，所述两个第二法兰中的另一个第二法兰与所述第二波纹管相连；
[0028]第二波纹管，包括两个接口，所述两个接口中的一个接口与所述另一个第二法兰相连，所述两个接口中的另一个接口与所述三通中的一个接口相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极薄真空过渡装置，应用于粒子束流管道，所述极薄真空过渡装置包括：真空过渡膜，配置为厚度小于0.1毫米的非金属膜；两个密封连接件，分别设置于所述真空过渡膜的两侧，且均连接一所述粒子束流管道。2.根据权利要求1所述的极薄真空过渡装置，所述密封连接件包括：第一法兰，配置为连接所述真空过渡膜与所述粒子束流管道；密封圈，设置于所述真空过渡膜与所述第一法兰之间，配置为密封所述真空过渡膜。3.根据权利要求1所述的极薄真空过渡装置，在大气压为前级压强的情况下，所述真空过渡膜的漏率为10
‑4mbarL/s；所述真空过渡膜的真空过渡范围至少在10
‑
11
mbar
‑
10
‑2mbar之间。4.根据权利要求2所述的极薄真空过渡装置，所述真空过渡膜上设置有至少一个通孔，所述通孔的数量与所述第一法兰上的固定孔数量相同；所述通孔用于所述第一法兰通过所述固定孔与所述真空过渡膜进行固定。5.根据权利要求1所述的极薄真空过渡装置，所述真空过渡膜的厚度与粒子束流对能量损失要求相关；所述真空过渡膜的面积与粒子束流通过所述真空过渡膜时需要的束流截面的面积相关。6.一种压强差消除系统，包括：如权利要求1
‑
5任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：游德学，张剑，彭伟壮，石健，廖泽宇，祁永强，王延飞，
申请(专利权)人：兰州科近泰基新技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：