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。

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。

Ti-Zr-V吸气剂薄膜在管道的制备与真空性能研究

利用直流磁控溅射方法在单晶硅片和内径为22 mm、长度分别为500 mm和1500 mm的银铜管道内壁镀制了Ti-Zr-V非蒸散型吸气剂薄膜,并对镀膜管道的极限真空进行了测量。结果显示:在180℃下激活24 h后,镀制了Ti-Zr-V薄膜真空管道的极限真空度可以达到9.2×10^(−10) Pa。在关闭测试系统和离子泵的阀门后,系统仅依靠Ti-Zr-V薄膜的吸气依然能够维持在9×10^(−9) Pa很长时间。利用测试粒子蒙特卡罗法对薄膜的抽速和容量进行了分析和测量,结果显示,Ti-Zr-V薄膜对CO的初始粘附系数最大可以达到0.3,容量可以达到1.2个分子层。