陶瓷真空室研制及其阻抗的鉆研
說明了電子貯存環注入凸軌沖鋒陷陣磁石及其真空室常采納的多少種技能計劃。合肥電子貯存環新凸軌注入零碎取舍了鐵氧體磁石內置陶瓷真空室的形式。為了同聲滿足脈沖磁場穿透性能及束流嚙合阻抗的務求,陶瓷真空室的內壁須鍍1層非金屬地膜。對已制備的鍍膜和無鍍膜陶瓷真空室尾場因變量及破財因子繼續了測量,并對后果繼續了擬總計算,失去陶瓷真空室寬帶阻抗模子的無關參數。聯合已繼續的脈沖磁場穿透性能的后果,確立了改良的鍍膜參數。
依據相反的利用,電子貯存環的注入凸軌沖鋒陷陣磁石及真空室有多少種技能計劃。傳統的作法是采納大氣芯線圈,在不銹鋼超高真空室內擱置單匝直流電板線圈,以產生所須要的脈沖磁場。但這種形式勵磁效率低,體積大,真空室構造不陸續,絕對于其余真空彈道的破財阻抗較大。Dortmunt大學鉆研人員為1.5GeV貯存環DELTA設計了1種新的縫隙型構造,它旁邊的兩條非金屬板離束流較近,經過大全體鏡像壁直流電。這種構造的特點是嚙合阻抗低,破財因子比一般大氣芯磁石小至多一個量級,且構造容易,易于兌現。SLAC也預備在NLC(nextlinearcollider)的2種阻尼環(dampingring)中采納這種構造。這種構造的缺欠仍是勵磁效率不高,要失掉較大幅度的好場區,場形設計難度較大。
在第3代同步輻射光源貯存環中寬泛采納了鐵氧體磁石內置陶瓷真空室的形式。運用陶瓷真空室的起因是使脈沖磁場可以穿透真空室壁,防止水渦虧耗及磁場波形畸變。陶瓷真空室內壁須鍍1層很薄的非金屬膜,以維持壁直流電的陸續性,從而縮小束流嚙合阻抗。因非金屬膜會產生水渦虧耗,因而,鍍膜使不得太厚。能夠取舍非勻稱鍍膜形式使鍍膜中存在一些絕緣條紋,那樣,既可縮小水渦虧耗及場畸變,又能維持較小的束流嚙合阻抗。
合肥電子貯存環新凸軌注入零碎名目中取舍了陶瓷真空室內壁鍍膜的技能計劃,齊頭并進行了陶瓷真空室非金屬化鉚接試驗及鍍膜試驗。對鍍膜造成的磁場虧耗、波形畸變及勻稱性變遷等莫須有繼續了實踐綜合與試驗測量。本作業在此根底上,對真空室的縱向嚙合阻抗繼續測量,聯合磁場的綜合與試驗后果,確立進一步改良的鍍膜參數。1、試驗步驟
為了測量陶瓷真空室及其余真空彈道的阻抗,采納直流電模仿法,并構建了一縱向阻抗測量零碎。該零碎可主動測量縱向尾場因變量、能量破財因子、縱向阻抗,存在高斯直流電脈沖幅度陸續可調、精度高、定計正確等特點。
無鍍膜陶瓷真空室、鍍膜陶瓷真空室、內徑35mm漸變不銹鋼彈道、無鍍膜陶瓷真空露天加導熱鋁箔、鍍膜陶瓷真空露天加鐵氧體磁石和鍍膜陶瓷真空露天加導熱鋁箔的形態示于圖1。
圖1 測量的多少種真空室
a———無鍍膜;b———鍍膜;c———內徑35mm漸變不銹鋼彈道;d———無鍍膜附加導熱鋁箔;e———已鍍膜加磁石;f———已鍍膜加導熱鋁箔
待測的鍍膜陶瓷真空室兩端鉚接有不銹鋼法蘭,內孔為跑道形,截面尺寸為80mm×24mm,總長(囊括兩端法蘭)為350mm。膜的方塊電阻約為1Ω,依據脈沖磁場穿透性能的務求,鍍膜存在一些絕緣條紋。在測量零碎中,比擬臂及測量臂的過渡段均為圓形(D=86mm),在管子兩端為非平滑過渡,別離構成一內漸變和一外漸變構造。2、測量后果及綜合2.1、無鍍膜和鍍膜的測量后果
無鍍膜和鍍膜2種狀況下的破財因子K值曲線示于圖2。圖2(b)是對應束團個數N=45、存儲束流I=300mA時的破財功率。采納了鍍膜陶瓷真空室的K值及破財功率大概是未鍍膜真空室的1/5。對應于σ=100ps,鍍膜陶瓷真空室的K值為0.14TV/C,破財功率為61W。
圖2 無鍍膜和鍍膜狀況下的K值曲線(a)和破財功率(b)
●———未鍍膜;○———鍍膜2.2、其余多少種狀況下的測量后果
測量件的兩端別離有一內漸變和一外漸變構造,它們對K值有定然奉獻。為了確定共同由鍍膜導致的K值以及鉆研進一步增多鍍膜薄厚的多余性,取舍了2種測量件,無鍍膜陶瓷真空露天加導熱鋁箔及內徑為35mm的漸變不銹鋼彈道繼續比擬。當附加導熱鋁箔和陶瓷真空室兩端非金屬法蘭電接觸良好時,能夠覺得這種狀況與同樣截面的不銹鋼彈道阻抗根本統一。對外徑35mm漸變不銹鋼彈道的測量也是所以該彈道漸變構造和陶瓷管相相似,故能夠作為一個參考。鍍膜真空室、無鍍膜真空露天加導熱鋁箔及內徑35mm漸變不銹鋼彈道的K值示于圖3。
從圖3可見,對應于σ=100ps,鍍膜真空室、未鍍膜真空露天加導熱鋁箔及內徑35mm漸變不銹鋼彈道的K值別離為0.134、0.091和0.063TV/C。因而,進一步增多鍍膜薄厚約莫可以使K值進一步減小,K值大概能達成眼前的1/2。
實在狀況下,鍍膜陶瓷真空露天均置有鐵氧體磁石。因而,應測量阻抗以確定鐵氧體磁石及勵磁直流電板對阻抗有無莫須有。測量時,將勵磁直流電板的一端接地(和實在狀況相反)。后果表明:鍍膜陶瓷真空露天加導熱鋁箔的K值沒有變遷,這是所以鍍膜屏蔽了電磁場,因而,束流“看得見”鍍膜以外的導熱層;外置鐵氧體磁石時的K值也根本沒有變遷。圖3中K值的差距在試驗的誤差規模內,如由更替核心導線或波形定計等導致的誤差。
羅茨水環真空機組、羅茨旋片真空機組
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