Pumping characteristics of Ti-based non-evaporable getter

The application of non-evaporable getters is increasing, they have been widely used in sealed-off vacuum or controlled atmosphere devices. A new type of Ti-based sintered non-evaporable getter has been studied. The room temperature pumping speeds under three activation processes for H2 were measured as a function of sorbed gas quantities in this paper. At the same time, the optimal activation processes were discussed. The results indicate that the getter combines high porosity and large specific surface area which confirm good performances at room temperature. The threshold of activation temperature is about 500℃ and optimal pumping speed and pumping capacity can be achieved with activation temperature around 600℃ for 30 min. Besides, different configurations can be available in accordance with requirements.

NEG泵抽气性能仿真模拟与测试系统设计

烧结型非蒸散吸气剂(NEG)泵HV400具有对氢及氢同位素有很高的亲和力,即使室温状态下也能发生吸附效应。为了适用于EAST托卡马克中性束注入器工作条件下稳定抽气,针对HV400的抽气性能开展了模拟仿真和实验研究。采用Molflow软件仿真分析了工作状态下不同进气量的压力分布规律与抽气性能,得到了系统平衡压力与进气量以及抽速随着平衡压力而变化的特性曲线,发现三种气体在10^(-3)~10^(-2)Pa时抽速有微小起伏,表明HV400对H_(2)、CO_(2)和N2抽气性能稳定,评估结果与实际抽速相比误差分别为1.95%、3.13%和2.09%,均在合理误差范围内。基于标准化流量计法完成了NEG泵抽速测试系统设计与平台搭建,并进行了抽速性能测试实验,实验结果与仿真模拟都验证了系统设计的可行性,且在10-3Pa量级下抽氢效果最好,为NEG泵在中性束注入器的真空系统设计提供了理论依据和技术支持。

非蒸散型吸气剂泵(NEG)对N_(2)气的抽气特性研究

非蒸散型吸气剂泵(NEG)是采用过渡族金属材料的吸气特性制作成的真空泵,用于超高/极高真空环境的获得及气体的纯化等方面。本文研制出吸气剂泵性能测试系统,研究了非蒸散型吸气剂泵对N_(2)气的抽气特性,分析了影响抽气性能的因素。研制的系统采用标准流量抽速测试方法,采用固定流导法流量计提供(10^(-5)~10^(-8))Pam^(3)/s的标准气体流量,可在测试罩内获得(10^(-2)~10^(-5))Pa的气体压力下实现抽速测试。实验结果表明,NEG泵激活后处于最佳抽气状态,当抽速下降之后可在超高真空条件下放置一段时间将抽速恢复至初始状态,但泵的整体抽气性能发生一定变化;当泵连续抽气时,抽速随着吸气量的增大而逐渐减小,随着泵抽气压力的增大而减小。

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。

静态膨胀法真空标准校准下限延伸方法研究

影响静态膨胀法真空标准校准下限的主要因素是器壁放气,本文提出了使用非蒸散型吸气剂泵(NEGP)消除器壁放气影响来延伸校准下限的方法。NEGP对惰性气体无抽速,当以惰性气体作为校准气体时,NEGP既维持了校准室中的超高真空本底,又不改变校准室内惰性气体的气体量,从而保证气体静态膨胀时波义耳定律严格成立,使标准压力能够准确计算。这种方法将静态膨胀法真空标准校准能力的下限延伸到了10-7Pa量级。

TiZrV吸气剂薄膜吸气性能的研究

TiZrV合金在180℃下加热24 h即可激活,是迄今发现的激活温度最低的非蒸散型吸气剂,已在粒子加速器领域得到应用。采用直流磁控溅射法在不锈钢管道内壁获得了TiZrV薄膜,并研究了薄膜对CO和H2的吸气性能。在200℃下加热24 h后TiZrV对CO和H2的抽速分别为0.23和0.02 L.s-1.cm-2,吸气容量分别为6.8×10-5和6.6×10-2Pa.L.cm-2,且随着激活温度和时间的增加,吸气性能会有所提高。

钛基非蒸散型吸气剂的性能研究

研究了不同成分经相同工艺制成的钛基烧结体非蒸散型吸气剂的性能。测试了钛基吸气剂在3种激活工艺下的室温吸氢性能,并将它们与传统同类型高温激活Zr-C吸气剂的室温吸氢性能作了对比。同时对钛基吸气剂进行了形貌观察、孔隙度测试和强度测试。结果表明,这种新型的钛基吸气剂在低温激活时的室温吸氢性能优于高温激活的传统Zr-C吸气剂,随着激活温度的升高,新型吸气剂的性能更好。此外,新型吸气剂抗振动性能很好,解决了传统吸气剂的掉粉问题。

Ti-Mo吸气材料的性能特征研究

为了研究Ti-Mo吸气材料的性能特征,采用粉末冶金工艺制备了Ti-Mo7.5%(质量比)吸气材料。研究了该材料的结构特征,在不同激活温度、不同工作温度下的吸氢性能特征,对比了该材料对H2,N2,CO的吸收性能。结果表明,当激活温度从500℃提高到750℃时,多孔结构材料的室温吸气性能逐渐提高,但继续提高激活温度到800℃,性能基本维持恒定;工作温度越高,吸气性能越好,但作为一个特殊的性能特征,该材料的工作温度最好不要超过300℃;该材料具有优良的吸收H2,N2,CO性能,室温条件下对H2的吸收性能优于对N2和CO的吸收性能。

小型化钛泵高压电源的设计与实验研究

介绍了一种应用于钛离子泵真空维持系统中的小型高压DC-DC开关电源。高压开关电源采用非回馈的推挽型结构,变压器采用Mn-Zn铁氧体磁芯,高压输出电路采用三倍压结构,额定输出电压3kV,开关频率达68kHz,输出功率大于3W。研制的钛泵高压电源已应用于静电支承惯性仪表中,具有功耗低、体积小、工作温度范围宽等特点。

主动型氢脉泽物理系统的小型化

为实现主动型氢原子钟脉泽的小型化，对其物理结构进行了优化设计。其中，腔一泡结构、真空系统、C场线圈、束光学系统、磁屏蔽系统均被理论分析和优化设计，并进行了相关的验证实验。双真空结构设计有效地减小了氢脉泽的尺寸。在此基础上，对空间应用主动型氢原子钟的地面样机进行了研制，复合泵技术进一步减小了主动型氢原子钟的尺寸和重量。

静电陀螺维持真空的复合泵技术

静电陀螺仪的真空保持是影响其精度、可靠性和使用寿命的关键技术之一。结合消气剂和离子泵的各自优缺点,研制了一种由非蒸散型消气剂泵与冷阴极溅射离子泵组成的复合泵。采用(?)9mm×7mm的消气剂器件,消气剂泵最大吸气量≥6．3×10-3Pa·m3,确保离子泵在1×10-2Pa真空条件下启动,抽至ESG工作压力P=仅2分钟,而复合泵的寿命提高到100 000 h,为以前的5倍。

一种8．0×10^5L／s大抽速钛吸附泵的设计

结合中国环流器2A装置(HL-2A)中性束注入器真空系统的设计,介绍了一种可用于加速器等实验室的通用大抽速真空系统的主泵——钛泵的设计和计算,采用的单元式结构对于要求大抽速、高真空的工业和实验装置都具有重要意义和实用前景。

主动型氢原子钟吸气剂泵的实验研究

为提高上海天文台的主动型氢原子钟真空维持系统——240 L/s钛溅射离子泵3～4年就可能出现的可靠性问题,研制了非蒸散型吸气剂泵和2 L/s小离子泵组成的复合泵。描述了复合泵的实验过程,吸气剂在450℃激活,在室温下吸收6.3 MPa.L的氢气后仍可达到5.9×10-5 Pa的真空度,2 L/s的离子泵电流工作在0.7μA,证明了复合泵可以维持主动型氢钟10年以上的正常工作。

Ti-Mo吸气材料在不同工作温度下的性能研究

利用"动态吸气法"测试了Ti-Mo吸气材料在不同工作温度条件下吸气性能的变化,采用四极质谱仪监测激活过程中真空腔体内残余气体成分及含量。结果表明:工作温度越高,材料的起始吸气速率越高,但当工作温度高于400℃后,随着温度的升高总吸气容量反而下降;在400℃条件下吸气后,材料具备良好的激活再生能力,但是经500℃吸气后,材料长期维持真空的能力降低,总吸气容量受损;随着温度的升高,H2O、CO2及碳氢化合物逐渐从吸气材料表面脱附,H2主要在200℃以上温度脱附,整个激活过程未发现O2。

氢原子钟用吸附泵调研报告

阐述了吸附泵的工作原理与结构特点;介绍了国内外吸附泵在氢原子钟上的使用情况;提出了吸附泵在上海天文台氢原子钟上的使用建议。

小型锆吸气泵在真空靶室中的应用研究

本文主要介绍了锆吸气泵的原理,以及在真空靶室上应用锆吸气泵所获得的良好结果,为解决靶室静态真空保持问题提供新的思路和技术方法。

低压力下复杂结构真空容器容积比的测量方法研究

真空容器容积比的测量方法通常有称重法和静态膨胀法。目前,复杂结构真空容器容积比主要是在较高的压力下通过气体静态膨胀进行测量。但当膨胀压力低于10^(-2)Pa时,真空容器器壁的放气会对容积比的测量带来很大的影响。为了确保在膨胀前后气体量不改变,即减小在低压力下真空容器的放气对测量的影响,提出了利用非蒸散性吸气泵选择性抽气的特性,结合静态膨胀法利用惰性气体氩气(Ar)、氦气(He)来测量真空容器的容积比。

TiZrV吸气剂薄膜的性能研究

采用独立设计组装的磁控溅射装置完成了对不锈钢管道的镀TiZrV薄膜处理。对TiZrV薄膜的相关性能包括二次电子产额(SEY)、光致解吸(PSD)产额和吸气性能进行了研究。在200℃下加热2h后TiZrV的SEY有所下降,峰值由2.03降到1.55。不锈钢真空室在镀TiZrV薄膜处理后其PSD效应显著降低,在200℃下加热24h后,各气体的PSD产额与初始值相比可降低两个量级左右。TiZrV薄膜对CO和H2有较好的吸气效果,相同激活条件下对CO的抽速比H2高一个量级,吸气容量则较之低两个量级;另外,随着加热温度的提高和时间的延长,其吸气能力会有所提高。

小型化星载被动型氢原子钟研制

被动型氢原子钟在具有较好中长期频率稳定度和频率漂移率的同时,体积和重量较小,可作为高精度频率标准应用于卫星导航、频率计量等领域。下一代卫星导航系统的重要特点是高密度高集成度,对包含被动型氢原子钟在内的卫星负载载荷提出了更高要求。为此,降低体积重量的同时进一步提高性能指标是被动型氢原子钟的重要发展方向。经过长期理论探索和实验验证,在小型化星载氢原子钟研制方面取得了较好进展。通过小型化腔泡系统、小型化吸附泵、高均匀度C场和高性能磁屏蔽系统的设计,以及电路部分的紧凑优化,研制了小型化星载被动型氢原子钟工程样机。在压缩重量至13.5 kg以内的同时,频率稳定度提升至8×10-13t-1/2的水平,可满足当前卫星导航系统的时频信号需求,也可更好地服务下一代北斗卫星导航系统。

微/纳真空器件封装技术

极度微型化的微/纳真空器件要求专门的封装技术。论文综述了适用于微/纳真空器件封装的真空键合和电极互连技术,同时系统分析了一些相关技术,包括实现真空获得与维持的微型、可集成真空泵技术和非蒸散、薄膜吸气剂技术,监测器件工作环境的真空度测量技术,以及检测器件封装的真空检漏技术等。分析结果对微/纳真空器件的设计与工艺实现提供了有益参考。