地基引力波探测激光干涉仪的真空残余气体噪声分析

引力波是时空弯曲产生的涟漪波动.引力波探测对促进人类认识自然和科学技术进步均具有深远意义.由于引力波信号非常微弱,地基引力波探测器需要超高真空环境来保证激光干涉仪的稳定运行.本文阐述了残余气体噪声对地基引力波探测装置灵敏度的影响,并从第三代地基引力波探测原型机和全尺寸装置的真空系统设计出发,通过理论分析和模拟,给出真空系统压强、环境温度、残余气体质量和种类、测试质量的曲率半径等因素对引力波探测灵敏度的影响.这为引力波探测原型机和全尺寸装置的真空系统设计和建设提供了重要的理论依据.

引力波探测中惯性传感器的残余气体动力学特性机理研究

作为空间引力波探测的核心系统,惯性传感器在轨运行时的噪声干扰诱发机制解析是迫切需要解决的关键科学问题。惯性传感器中检验质量(TM)的残余加速度噪声是限制探测器灵敏度的最大噪声源。作为残余气体噪声的直接表征手段,惯性传感器复杂拓扑构型下气体分子逃逸时间动态特性解析亟待解决。文章首先考虑了狭小空间下检验质量块与周围壁面间的材料属性、放气特性等差异性,建立了异质空间复杂拓扑结构下的惯性传感器数理模型;其次解析出残余气体噪声与气体分子逃逸时间之间的定量约束关系,提取了逃逸时间核心影响因素;随后以蒙特卡洛模拟技术为切入点,得到约束条件下气体分子从板间扩散出去所需的逃逸时间及碰撞次数的模拟解。文章研究发现:不同气体成分、壁面性质对残余气体噪声有较大影响;考虑气体分子在壁面的滞留时间会大幅增加逃逸时间、降低碰撞频率。

极高真空校准室内残余气体的成分分析

用四极质谱计对316L不锈钢制作的极高真空(XHV)校准室在烘烤前、后的残余气体成分进行了分析。一个热阴极电离规(IE514)和一个四极质谱计(QMS200)连接在XHV校准室上。烘烤前,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有H2O、CO、H2、CH4和CO2。烘烤后,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有CO、H2、CO2和CH4。整个烘烤过程完成后2h,XHV校准室内的压力在室温下通过分子泵串联抽气机组抽至8.97×10-9Pa,用四极质谱计分析到的残余气体成分主要为H2和CO。整个烘烤过程完成后4h,打开非蒸散型吸气剂泵(NEGP)对XHV校准室抽气,结果表明NEGP对H2具有较大的抽速,但对碳氢类化合物(如CH4)和惰性气体几乎没有抽速。用NEGP对XHV校准室连续抽气72h后,XHV校准室内的压力从8.34×10-9Pa下降到9.12×10-10Pa。不锈钢XHV校准室内的残余气体成分中大量的CO和CO2主要来自于四极质谱计。

激光陀螺中残余气体对其性能的影响分析及激光陀螺吸气剂的选择

利用四极质谱仪,通过实验分析了激光陀螺存储过程中释放的微量残余气体成分及其对激光陀螺光强的影响,进而分析了其对激光陀螺工作性能的影响;建立了激光陀螺吸气剂性能测试系统,通过实验测试了多种型号吸气剂室温条件下吸气性能,结合实验结果从理论上分析了这些不同型号吸气剂的吸气原理。实验结果表明,综合考虑吸气剂的吸气能力和抗恶劣环境能力,TPYZ型吸气剂是性能较好的适用于激光陀螺的吸气剂,它的使用将较好地解决激光陀螺存储过程中释放微量残余气体带来不利影响的问题。

真空规管对低温容器残余气体影响的实验研究

以高真空多层绝热低温容器为研究对象,利用残余气体分析仪研究冷阴极真空规管、热阴极真空规管以及热阴极真空规管不同放置位置对低温容器真空夹层内残余气体的影响。结果表明:冷阴极真空规管对低温容器真空夹层内残余气体的影响几乎是可以忽略不计的;热阴极真空规管对低温容器真空夹层内残余气体的影响较大,热阴极的灯丝和残余气体之间存在化学反应,使得残余气体中H2O、CH4、CO和CO2的分压力升高,而O2的分压力降低;对于既有残余气体分析仪,又有热阴极真空规管的系统,热阴极真空规管的安装位置应该尽可能地远离残余气体分析仪。

残余气体对等离子体制备聚合膜的影响

以苯乙烯蒸气作为聚合反应单体，在射频低气压等离子体中形成聚合物薄膜，研究了残留于等离子体反应室中的空气杂质对等离子体聚合过程及薄膜结构的影响，并讨论了消除这种影响的可能途径。

大功率速调管残余气体的质谱分析

介绍了BEPCII直线加速器速调管的特点,速调管在微波大功率老练和正常运行时容易在速调管陶瓷窗附近产生打火出气等不稳定现象,使附近的真空度产生变化,真空度的好坏对速调管陶瓷窗的寿命非常重要。四极质谱仪应用在大功率速调管上,记录了真空系统中残余气体的谱图。及在不同条件下残余气体的谱图变化特点。对速调管高功率输出时变化的残余气体谱图进行了初步分析。

残余气体分析技术在“海洋一号”正样星热试验中的应用

文章介绍了残余气体分析技术在“海洋一号”正样星真空热试验中的应用。目前,国内外星船试验中的残余气体分析,一般都是将仪器探头安装在真空容器壁上,所测结果主要是器壁与热沉之间气体的成份。针对这次试验提出的测量星体附近气体成份的特殊要求,采用了将测量探头前接集气管的特殊方法,从而真实有效地测量到星体附近的残余气体成份。

用残余气体分析仪测量和计算分压强

残余气体分析仪可以得到真空系统残余气体的质谱图,并给出各个质荷比峰的离子流值,但不能直接测量残余气体中各组分气体的分压强。在考虑到组分气体对某个峰的贡献可以线性叠加的基础上,本文介绍了峰的离子流与分压强、仪器灵敏度、传输几率和丰度之间的关系,从而得到了利用RGA质谱峰的离子流计算残余气体分压的公式。

真空玻璃内部残余气体热导计算

真空玻璃中心区域热导由辐射热导、支撑物热导及残余气体热导三部分构成,当Low-E玻璃、支撑物材料及间距确定后,真空玻璃热导主要受真空腔内部残余气体热导影响。根据稀薄气体导热理论,确定了真空玻璃内部残余气体热导计算公式。该公式中气体热适应系数α的取值相当重要,使用不同封边材料时,内部残余气体成分不同。目前的计算结果是基于真空玻璃中残余气体主要成分是空气而得出的。今后还应做进一步的实验来测量残余气体中各气体α值,从而精确计算真空玻璃内部残余气体热导。

残余气体对LIA束流发射度的影响

把残余气体散射作为一种各向同性微扰力引入轴对称直流带电粒子束的均方根包络方程,从中得到了气体散射作用导致束流发射度增长的表达式。根据理论研究结果,结合"神龙一号"加速器束流传输系统的设计参数,计算了气体散射作用引起的发射度增长。结果表明,在束流传输系统的真空度高于3×10-4Pa时,残余分子的散射作用可以忽略不计。5×10-4Pa的真空指标是可以接受的。讨论了抑制残余气体分子散射作用的措施,在螺线管线圈能力许可的情况下,采用强磁场小半径传输有利于抑制残余气体散射导致的发射度增长。

显像管残余气体分析及离子轰击研究

显像管中的残余气体是影响显像管质量和寿命的重要因素,通过四极质谱残余气体分析系统,可以对显像管中的残余气体进行有效的分析,对带消气剂的真空器件,本底要考虑扣除消气剂作用的影响.在此基础上可以进行残余气体离子轰击的计算机模拟研究,并对显像管电子枪进行优化设计.

开腹术后早期腹腔残余气体影响因素的观察及分析

目的观察不同条件下开腹术后早期腹腔残余气体状况,探讨影响开腹术后早期腹腔气体残留的主要因素并分析原因。方法以切口部位、是否放置负压闭式引流为影响因素将纳入病例分组,在术后早期采用立位腹部平片方法,观察各组膈下游离气体存在情况。结果负压闭式引流下,术后早期立位腹部平片几乎未见膈下游离气体。无负压闭式引流者,下腹切口未见膈下游离气体,上腹切口均见游离气体且与切口大小无关。结论开腹术后腹部平片可见的残余气体与是否放置负压闭式引流、切口部位有关,与切口大小、年龄、性别及疾病类型无关。

EAST装置残余气体测控系统的设计

论文基于HT-7和EAST装置上使用SRS-200四极质谱仪的功能不能满足实验要求,利用LabVIEW软件重新开发设计了残余气体测量控制系统。实现用外置PKR251真空计测量总压强的同时实时快速扫描多个质量数的分压强、监控杂质气体、数据存储自动化、等离子体放电炮号与质谱图数据和时间的对应、网络远程监控、批处理实验中所有的放电数据等功能。

残余气体分析仪的远距离控制

本文介绍了MKS公司和INFICON公司的残余气体分析仪(RGA)的RS-232通讯电缆(与PC通讯)的接口引脚、功能以及从多芯简化为三芯的可行性。从而可以利用一对通用的RS-232/RS-485/422通讯转换模块将RGA的RS-232通讯转换为RS-485/422通讯,用极少的代价实现了计算机对RGA的远距离控制。

托卡马克残余气体光谱分析的实时测量与控制系统

文章介绍了一种新型基于GPIB以及PCI总线的残余气体光谱诊断的实时测量与控制系统的软硬件设计与实现。该诊断系统主要由一套基于干涉滤光片的光谱系统、一台计算机、一套真空抽气机组、炮号服务器、触发器、PCI采集卡以及一台GPIB-USB转接设备组成。该测控系统首次在托卡马克上实现了在放电过程中实时测量等离子体中的氦气与氘气,结果表明该系统控制灵活、测得的数据精确、信息量丰富。

电真空器件烘烤排气过程中残余气体质谱分析

采用四极质谱仪,对大功率速调管烘烤排气过程中残余气体进行实时检测,分析烘烤排气过程中管内件及氧化物阴极的出气规律。结果表明:烘烤排气过程中主要出现三个出气高峰,依次出现在烘烤排气温度30,75,325℃;过程中排除气体主要为H2O,并含有少量CO和H2;进入烘烤排气保温区后,出气量较小,且基本保持恒定;烘烤排气结束后,残余气体含量微少,均低于1.2×10-5 Pa,为速调管提供了较好的高真空环境。

本底真空度和残余气体对集成电路金属薄膜淀积的影响

随着集成电路芯片器件特征尺寸不断缩小和一些特色工艺的要求,金属薄膜淀积对反应腔真空度和残余气体的要求越来越高,尤其对于高温厚铝溅射工艺,真空反应腔微环境的细小变化可能导致器件失效。本文采用氦质谱检漏仪,残余气体仪对出现问题的8英寸Al,W金属薄膜淀积设备进行真空和残余气体检查,采用扫描电子显微镜,透射电子显微镜,能量色散X射线光谱仪等方法对缺陷进行分析。研究表明设备真空腔体微漏和极微量的残余气体对Al,W金属薄膜质量影响很大。从设备的角度提出改善真空度、减少残余气体的措施,这些措施在实际生产中得到了验证和应用,达到减少设备停机时间,减少产品缺陷,提高成品率的效果。

空心玻璃微珠内部残余气体分析

空心玻璃微珠在航空航天、军工等领域有广泛应用,其内部残余气体压强及成分对传热等性能有重要影响,目前国内外还没有残余气体分析相关报道。针对空心玻璃微珠内部压强未知、尺寸小、数量多等特点,设计了一种基于波纹管真空动密封的样品破坏取样机构。基于静态升压法和动态流导法,结合破碎率,推导空心玻璃微珠内部压强计算公式。采用小孔对大气量残余气体降压取样,并使用四级质谱仪对其进行成分分析。对比初读法和积分法两种质谱分析方法,其中积分法分析结果具有更好的一致性。结果表明,取样机构可以获得40%以上的质量微珠破碎率,基于玻璃粉末法制备的空心玻璃微珠内部压强在27000 Pa左右,残余气体成分主要包括SO_(2)、N_(2)、CO、CO_(2)和O_(2)。