鈦升華泵在提高同步輻射環(huán)真空度上的作用
BEPCII同步輻射要求儲存環(huán)真空室在束流運行時具有較高的真空度，而在供光初期由于束流清掃不夠，往往難以達到足夠高的真空度，因而束流壽命較低。通過激活同步輻射儲存環(huán)上的鈦升華泵可以明顯提高真空度，從而改善束流壽命。
2008年2月25日至3月28日，北京正負電子對撞機（BEPCII）為同步輻射用戶供光。加速器實現(xiàn)同步輻射設(shè)計值（2.5GeV，250mA）運行，定時注入，束流性能和供光效率顯著提高。本輪供光前，同步輻射環(huán)有一半的真空區(qū)段暴露過大氣，其中絕大部分真空盒沒有經(jīng)過烘烤除氣。在無束流時全環(huán)的平均壓強大約是2.0×10-10Torr，注入束流后的平均壓強是1.14×10-9Torr。在這種真空條件下，180mA 2.5GeV 的束流壽命只有不足4h。由于調(diào)束完畢后立刻正式供光，沒有足夠的時間來用束流清掃真空室，要在供光期間維持較高的真空度，需要投入大抽速的泵來抽除同步光解析的氣體。鈦升華泵是大抽速泵中無油、結(jié)構(gòu)簡單且運行費用最低的泵，用鈦升華泵作為輔抽泵使得在整個加速器環(huán)上投入較低的費用就能解決高能量、大流強運行時真空度變差的問題。我們通過定期激活安裝在真空系統(tǒng)上的鈦升華泵加快了真空度的提高，滿足了同步輻射供光的要求。
1、供光前期的真空清掃
從2008年2月13日恢復同步輻射調(diào)束，到正式為用戶供光時，積分流強累計將近40A·hour，真空內(nèi)壁在這期間得到了同步輻射光的清掃。在2.5GeV、180 mA條件下觀察全環(huán)24個測量點的壓強，并計算平均值，得到平均壓強隨積分流強增加而逐漸降低的曲線（圖1）。當積分流強接近40A·hour時，平均壓強已從1.14×10-9Torr 下降到了8.58×10-10Torr，束流壽命達到8h，此時圖1中下降的平均壓強曲線基本趨于平緩， 真空清掃的效果已經(jīng)不太明顯，要以束流清掃的方式進一步提高真空度需要花很長的時間。為了在較短時間內(nèi)提高真空度，有必要啟用安裝在儲存環(huán)真空系統(tǒng)上的鈦升華泵。
圖1 前40A·hr儲存環(huán)真空清掃情況
2、同步輻射中鈦升華泵的使用
BEPCII同步輻射環(huán)周長約240m，弧區(qū)分布有42個鈦升華泵�；^(qū)采用的是帶抽氣前廳的真空盒，鈦升華泵的泵殼通過CF150法蘭安裝在抽氣前廳（圖2）。采用γ 公司的泵芯和上海三井真空設(shè)備有限公司的電源，該泵芯對CO的抽速與吸氣量的關(guān)系如圖3。
圖2 泵殼尺寸示意圖
圖3 泵芯對CO的抽速與吸氣量的關(guān)系
在本輪供光的一個月中，我們利用每周例行的機器檢修時間以及故障停機時間，將鈦升華泵總共激活了6次，每次鈦絲升華電流48mA，維持3~4min。
3、鈦升華泵對全環(huán)真空的改善
分別記錄束流在245mA和180mA時的全環(huán)各處壓強，并計算平均壓強，畫出平均壓強隨積分流強變化的曲線如圖4。其中，對應180mA的曲線包含了圖1中供光前真空清掃期間的數(shù)據(jù)，以便比較�？梢钥吹矫織l曲線中平均壓強都有6個明顯的臺階式的下降，這正是激活升華泵前后的平均壓強變化。到供光結(jié)束時，全環(huán)平均壓強從供光開始時的8.58×10-10Torr下降到了5.34×10-10Torr，180mA 2.5GeV的束流壽命達到了將近11h（圖5）。
圖4 鈦升華泵對真空度的改善
圖5 束流壽命的相應改善
4、結(jié)論
通過以上實驗數(shù)據(jù)可以看出鈦升華泵能有效提高同步輻射裝置在高能量、大流強運行時的真空度，從而改善束流壽命，提高供光效率。
