真空室內(nèi)壁鍍TiZrV吸氣劑薄膜的工藝及薄膜相關(guān)性能的研究.pdf

1、為了減少殘余氣體散射所導(dǎo)致的束流損失，維持較長的束流壽命，加速器儲存環(huán)真空室中需要清潔的超高真空環(huán)境。儲存環(huán)中超高真空的獲得和維持主要是通過離散分布的真空泵（如濺射離子泵和鈦升華泵）來實現(xiàn)，但同步輻射光和高能粒子轟擊真空室內(nèi)壁引起表面放氣，造成較高的動態(tài)氣載，同時由于真空室流導(dǎo)的限制，氣壓在真空室內(nèi)部的分布存在一定的縱向梯度，即真空泵附近真空較好，距真空泵較遠處真空較差。在真空室內(nèi)壁鍍上吸氣劑薄膜可以實現(xiàn)分布式抽氣，有效提高真空度并降低

2、縱向梯度，因其優(yōu)異的真空性能已在加速器領(lǐng)域得到應(yīng)用。
　　 國內(nèi)對加速器真空室內(nèi)壁鍍非蒸散型吸氣劑（NEG）薄膜的研究較少，開展也較晚?；贜EG薄膜獨特的真空特性以及在加速器領(lǐng)域良好的應(yīng)用前景，我們開展了對管道真空室的內(nèi)壁進行鍍TiZrV薄膜的工藝以及薄膜相關(guān)性能的研究，本論文即為對本工作的介紹，其內(nèi)容如下。
　　 根據(jù)細長管道鍍膜的特點，設(shè)計了用于對加速器管道內(nèi)壁鍍TiZrV薄膜的磁控濺射鍍膜系統(tǒng)。研究了鍍膜系統(tǒng)的放

3、電特性，通過調(diào)整鍍膜參數(shù)可以獲得滿足要求的薄膜。采用掃描電子顯微鏡、X射線光電子能譜和X射線衍射儀等對TiZrV薄膜進行了相關(guān)的分析測試。此外，對TiZrV薄膜的相關(guān)真空性能進行了研究，包括二次電子產(chǎn)額（SEY）、光致解吸產(chǎn)額（PSD）和吸氣性能。
　　 對于正電子、質(zhì)子和重離子加速器，真空室內(nèi)壁較高的SEY 易導(dǎo)致電子云效應(yīng)的形成，嚴重影響束流品質(zhì)和加速器的正常運行。國外相關(guān)研究表明TiZrV具有較低的SEY，可將其用于電子云

4、的抑制，因此對TiZrV薄膜的二次電子產(chǎn)額進行了測量。測試結(jié)果表明，對TiZrV薄膜在200℃下加熱2小時后其SEY有所下降，峰值由2.03 降到1.55，此值高于國外的相關(guān)測量結(jié)果，這可能是加熱和電子轟擊過程中樣品和樣品架的表面放氣對薄膜表面的污染造成的。
　　 為檢驗鍍TiZrV 膜在降低材料PSD 方面的效果，在合肥光源儲存環(huán)機器研究光束線的PSD 實驗站上，對鍍膜前后不銹鋼管道的PSD 進行了測試。測試結(jié)果表明，不銹鋼和

5、TiZrV薄膜對各氣體的PSD 產(chǎn)額初始值均在10-4～10-3量級，在200℃加熱24小時后，則分別下降到10-5～10-4和10-6～10-5量級。鍍TiZrV薄膜可以降低不銹鋼的PSD 效應(yīng)，這對于加速器的穩(wěn)定運行是非常有利的。
　　 吸氣能力是衡量吸氣劑性能的一個重要指標，因此對TiZrV薄膜的吸氣性能進行了研究。選取一般超高真空系統(tǒng)中的主要殘余氣體H2和CO 作為測試氣體，在不同溫度和時間下對鍍膜管道進行加熱。測量結(jié)果

6、表明，TiZrV薄膜對CO和H2 有較好的吸氣效果，在200℃下加熱24小時后對其抽速分別為0.23 L?s-1?cm-2和0.02 L?s-1?cm-2，吸氣容量分別為6.8×10-5 Pa?L?cm-2和6.6×10-2 Pa?L?cm-2。相同激活條件下TiZrV 對CO的抽速比H2 高一個量級，吸氣容量則較之低兩個量級。
　　 吸氣劑的激活效果與加熱溫度和時間密切相關(guān)，隨著加熱溫度的提高和時間的延長而增強，在實際應(yīng)用中可