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真空爐高溫除氣對降低不銹鋼出氣率的作用

[2014/8/7]

    根據真空基本公式p=Q/S可知,要獲得超高真空即低壓力p,有降低氣載Q和增大泵抽速S兩大途徑。真空技術發展到目前的水平,增大各種泵抽速的研究已無太大進展。而且在細長型真空系統(如粒子儲存環、加速器束流傳輸線等)中,泵的有效抽速受流導的限制,即使采用大抽速的泵,也不會對系統真空度產生大的影響。從而可知,獲得超高真空的最有效途徑是降低氣載。一個超高真空系統中,材料的出氣往往是氣載的主要來源。從經濟角度和空間位置等方面考慮,如果采用特殊工藝能夠使材料出氣率降低1個數量級,比增加10倍的泵要經濟、合理得多。因此,研究先進工藝對材料進行處理,獲得盡可能低的材料出氣率一直是超高真空領域的一個重要研究課題。20世紀70年代,用真空爐高溫烘烤去除冶煉時溶解在材料內部的各種氣體(以H2為主),從而獲得低出氣率的除氣工藝就在國外眾多粒子加速器真空系統中得到了廣泛的應用,也獲得了預想的結果。國內許多真空設備元器件(如濺射離子泵泵芯、泵殼等)也采用真空爐除氣的方法來獲得較高的極限真空(大于5×10-9Pa)。但由于條件的限制,國內許多超高真空裝置對于其系統中的真空室、真空管道等元件極少采用真空爐高溫除氣的方法,大多用真空清洗加現場烘烤(小于350℃)工藝來獲得超高真空。

    真空爐高溫除氣工藝對于降低不銹鋼出氣率具有非常顯著的效果。一個金屬密封、設計合理的真空系統,如果要求的真空度在10-6~10-8Pa之間,采用真空爐高溫除氣工藝對各真空室進行處理,可以不用現場烘烤就可以達到。二者相比,高溫除氣工藝所需費用比現場烘烤裝置所需費用要低,而且一勞永逸,不必每次暴露大氣都要再烘烤一次。更重要的是不必為烘烤裝置留空間,這對于設計空間有限的系統是十分有利的。

    對于q≤10-11Pa·L/s·cm2的系統,僅靠現場烘烤或僅靠真空爐高溫除氣都是不行的,必須二者結合才能實現。由于采用了真空爐高溫除氣工藝,同時又采取了現場烘烤措施,使樣機真空系統達到5×10-10Pa的水平,并為整個HIRFL-CSR真空系統達到6×10-9Pa的真空度提供了可靠的保證。

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