大气贮存对激光刻蚀铜二次电子发射的影响

粒子加速器的工作性能受电子云效应的严重影响,二次电子产额(Secondary electron yield,SEY)是评判电子云效应的重要参数。利用激光刻蚀技术加工真空室内表面可以有效抑制真空室内二次电子发射,缓解电子云效应。无氧铜材料凭借其高电导率、高热导率和良好的辐射屏蔽性能成为建造新一代粒子加速器真空室的首选材料。由于粒子加速器真空室的建造周期长,在其制造、安装、调试过程中,刻蚀部件将不可避免地面临长期储存的问题。为研究大气贮存对刻蚀部件二次电子发射的影响,文章采用激光刻蚀技术对无氧铜材料进行表面处理,测试并分析刻蚀前后样品的表面特性与SEY。在样品贮存期间,定期对刻蚀样品进行SEY测试。结果表明,随着贮存时间的延长,刻蚀无氧铜的SEY逐渐升高。表面化学状态的变化是造成SEY上升的主要原因。文章将为未来加速器的真空室表面处理提供一种可行方法,为激光刻蚀部件的贮存方法提供实验支撑。

基于机器视觉的注塑齿轮缺陷检测系统研究

在对齿轮缺陷进行人工检测的过程中,存在检测效率低、人为因素影响大等诸多问题,为此,提出了一种基于机器视觉技术的水表齿轮缺陷检测方法。首先,提出了一种水表齿轮的视觉检测系统的总体方案,并据此构建了检测系统的三维模型;其次,采用中值滤波方式对采集到的图像进行了图像平滑处理,并运用Canny算子完成了对齿轮边缘轮廓的提取;然后,采用图像金字塔与形状匹配相结合的模板匹配算法,找到了齿轮边缘轮廓和模板的位置关系,利用放射变换算法将两者重心变换重合;最后,通过计算两者的Hausdorff距离,提取了模板和待检测齿轮外轮廓间的最大误差以判别次品;并通过搭建测试平台对实际生产的齿轮进行了测试实验,结合实验结果对齿轮缺陷检测系统进行了验证。研究结果表明:该齿轮缺陷检测系统能有效检测出齿轮存在的缺陷,且其误检率低于2%,漏检率低于1%,检测时间不超过40 ms,可满足齿轮缺陷的在线检测要求。

HALF超高真空链式卡箍法兰设计及研究

合肥先进光源(HALF)计划建成为低能区衍射极限储存环光源,采用多弯铁消色散磁聚焦结构(MBA lattice)。相比于三代光源,MBA lattice使得超高真空系统布局更紧凑,磁铁间常用ConFlat法兰安装困难。链式卡箍法兰轴向尺寸仅为链条宽度,远低于ConFlat法兰,且安装位置在直径方向,所需安装空间小,很好的满足了储存环真空系统对法兰部件提出的要求。但其技术被国外厂商垄断,且国内外相关研究文献较少。为了解决这些难题,设计并加工了一套小通径链式卡箍法兰组件,实验测量了法兰实现超高真空密封漏率的最小力矩,反复安装并更换垫圈8次以评估法兰寿命,研究了法兰组件在高温循环烘烤和低温液氮环境下的工作情况。测试结果表明所设计的法兰组件满足超高真空法兰的密封性能要求,对温度变化有较好的耐受性。通过受力分析和有限元方法,计算了法兰密封力和垫圈应力分布。

激光刻蚀铜的低温二次电子发射特性研究

为降低加速器运行的热负载和提高束流质量,抑制电子云效应成为未来粒子加速器设计和建造过程中的基本要求。二次电子产额(SEY)是电子云现象产生的主要因素之一,它代表材料表面产生二次电子的能力。激光刻蚀技术是一种通过修改材料表面微观形貌从而抑制二次电子发射的方法,它具有操作简单,重复性高等优点。为评估激光刻蚀技术的工程应用潜力,本文搭建一台低温二次电子产额测试系统。以不同图案对无氧铜样品进行激光刻蚀,研究样品在不同温度下的二次电子发射特性曲线。扫描电子显微镜测试结果显示,刻蚀后的样品表面存在规则的沟壑结构和球状结构。低温下材料表面SEY受吸附气体层和基底固有属性的共同作用的影响,同时基底的微观形貌也影响二次电子发射的能力。

低温二次电子产额测试系统设计与研究

在合肥先进光源(HALF)建设中,由低温超导材料组成的真空部件被大量使用,尤其是超导高频腔。超导腔以高加速梯度、低束流阻抗、高无载品质因数和低运行成本等特点,成为21世纪国际上拟建的大型加速器的首选。而超导腔和低温真空室内表面的二次电子发射可能会引发电子云(EC)现象。超剂量的二次电子倍增功率沉积会引起低温区域热负载增加、超导腔失超等现象,因此降低超导高频腔内二次电子发射成为合肥先进光源设计过程中的巨大挑战。在常温材料二次电子产额(SEY)测试系统的基础上,作者自主研发设计低温样品架结构,使液氦流经样品台并通过热传导冷却样品,计算漏热来反推所需要的制冷量和液氦的消耗速率。在系统集成调试后进行降温性能测试,搭建了低温材料二次电子测试系统。