專利名稱：插入式低溫冷凝板裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種插入式低溫冷凝板裝置，涉及通過放置在真空室內部的低溫冷凝板冷凝、捕獲氣體來獲得超高真空的技術領域，具體涉及插入式低溫冷凝板裝置中低溫冷凝板的結構及所需的屏蔽板、擋板及與制冷機冷頭的連接結構。
背景技術：
近年來，緊湊型回旋加速器技術快速發展，由于緊湊型結構尺寸的限制，其可用于真空抽氣的空間有限，粒子在加速時的束流損失又要求控制在一定范圍以內，故加速腔內的極限真空要求高，所以大抽速、低極限壓強、緊湊型的真空系統是越來越多緊湊型回旋加速器需要解決的關鍵技術問題。目前市場上有各種各樣的泵，如低溫泵，雖然它有較多的獨 特優點，如起始壓力高(原則上是可以從大氣壓開始抽氣)、極限壓力低、抽速大、適于抽除各種氣體、可獲得清潔的超高真空等。但仍像其它種類的真空泵一樣，需要安裝在被抽氣裝置的外部抽氣，泵的抽速要受到泵口流導的限制。而對于異型、大體積裝置的緊湊型回旋加速器，從外部抽氣難于達到所要求的超高真空，目前市場上尚無能滿足要求且行之有效的真空泵滿足異型、大體積裝置的緊湊型回旋加速器的真空要求。
發明內容
針對現有技術中所存在的不足，本發明的目的在于提供一種插入式低溫冷凝板裝置，能夠插入到緊湊型回旋加速器內部來獲得超高真空。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案如下所描述
一種插入式低溫冷凝板裝置，包括低溫冷凝板、低溫冷凝板的四周設置屏蔽板、屏蔽板的頂部設置擋板，屏蔽板的下底板與制冷機的一級冷頭相連接，低溫冷凝板與制冷機的二級冷頭相連接，制冷機固定在安裝法蘭上，其特征在于所述低溫冷凝裝置通過安裝法蘭設置在真空室內。進一步，所述的安裝法蘭與真空室通過螺釘或快卡的方式連接。進一步，所述的低溫冷凝板為兩套，每套由上、下帶孔矩形低溫板通過連接板連接而成，低溫冷凝板的外表面拋光，內表面粘有活性炭吸附劑。進一步，所述的制冷機為兩臺CGR411雙二級制冷機，雙二級制冷機通過接管固定在安裝法蘭上的兩個安裝洞上。進一步，兩套帶孔低溫冷凝板分別與兩臺雙二級制冷機的二級冷頭相連。進一步，所述的雙二級制冷機的電機及控制室設置在真空室外部，一級冷頭及二級冷頭設置在真空室內部。進一步，所述的擋板是由支撐桿和擋板條組成，擋板條的外表面鍍鎳拋光至鏡面，內表面涂黑色清漆。進一步，所述的屏蔽板為半開半閉圓柱狀，由下底板、側面板及人字形擋板焊接而成，屏蔽板的外表面鍍鎳拋光至鏡面，內表面涂黑色清漆。
進ー步，所述擋板和屏蔽板采用熱傳導率高的無氧銅。再進ー步，屏蔽板的流導不低于200001/s，擋板的流導不低于84001/s。本發明的有益效果如下本發明提供的一種插入式低溫冷凝板裝置，能夠插入到緊湊型回旋加速器內部，充分利用加速器內部空間，減少排氣支路管道流導限制，從而獲得超高真空，是ー種比較靈活的、并且可以根據不同緊湊型回旋加速器內部空間進行定制的低溫排氣方式。
圖I是低溫冷凝板裝置 圖2是真空測試罩內壓カ與低溫冷凝板裝置抽速曲線 圖3是低溫冷凝板裝置對不同氣體抽速曲線圖； 圖4是擋板的不意 圖5是屏蔽板的不意 圖6是冷凝板的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例來對本發明進行描述。本發明的插入式低溫冷凝板裝置如圖I所示，包括低溫冷凝板3、低溫冷凝板3的四周設置由下底板和側面板連接而成的屏蔽板2、屏蔽板2的頂部設置擋板1，屏蔽板2的下底板與制冷機6的ー級冷頭相連接，兩套帶孔低溫冷凝板3分別與兩臺雙ニ級制冷機6的ニ級冷頭相連，制冷機6固定在安裝法蘭4上，所述低溫冷凝裝置通過安裝法蘭4設置在真空室內。安裝法蘭4與真空室可以通過螺釘7或快卡的方式連接。每套低溫冷凝板3由上、下倒扣帶孔矩形低溫板8、9通過連接板用鉚釘連接而成，低溫冷凝板3的外表面拋光，內表面粘有活性炭吸附劑作為吸附表面，用以抽除氫氣、氦氣、氖氣等氣體。低溫冷凝板3的四周用半開半閉的屏蔽板2屏蔽環境輻射熱，上方用擋板I屏蔽環境輻射熱，兩臺制冷機6為低溫冷凝板3和屏蔽板2及擋板I提供冷量。本發明的制冷機為兩臺GM雙ニ級制冷機6，雙ニ級制冷機6通過接管5固定在安裝法蘭4上的兩個安裝洞上。雙ニ級制冷機6的電機及控制室設置在真空室外部，ー級冷頭及ニ級冷頭設置在真空室內部，擋板I、屏蔽板2和低溫冷凝板3均在真空室內部，并通過安裝法蘭4與真空室相連接。擋板I是由支撐桿和擋板條組成，擋板條的外表面拋光，內表面涂黑，如圖4所示。屏蔽板2為半開半閉圓柱狀，由下底板、側面板及人字形擋板焊接而成，屏蔽板的外表面拋光，內表面涂黑，拋光是指鍍鎳拋光至鏡面，涂黑是指涂黑色清漆，如圖5所示。本發明的擋板I和屏蔽板2采用熱傳導率高的無氧銅，屏蔽板2的流導不低于200001/s，擋板I的流導不低于84001/s。擋板I、屏蔽板2和冷凝板3分別如圖4、5、6所示。在一個實施例中，本發明的插入式低溫冷凝板裝置包括擋板I、屏蔽板2、兩套低溫冷凝板3、安裝法蘭4、兩套接管5及兩套制冷機6。安裝法蘭4可以與真空室用螺釘或者快卡的連接方式進行連接。
具體地，低溫冷凝板3由上下低溫板、連接板連在一起組成，低溫冷凝板上打圓孔以增加氣體流導，如圖6所示。低溫冷凝板3的外表面經鍍鎳達到鏡面，內表面粘有吸附劑。低溫冷凝板主要對O2、N2、Ar進行冷凝抽氣，對H2、He、Ne進行吸附抽氣。擋板I是由支撐桿和擋板條組成，擋板條的外表面經鍍鎳達到鏡面，內表面涂黑。屏蔽板2是由下底板和側面板焊接而成，組成ー個半開半閉圓柱狀的屏蔽結構，屏蔽板2的外表面鍍鎳達到鏡面，內表面涂黑，涂黑能夠有效地減少高溫環境對低溫冷凝板3的輻射熱。擋板I和屏蔽板2采用熱傳導率高的金屬材料，比如無氧銅。擋板I和屏蔽板2的主要作用是為低溫冷凝板3作熱屏蔽；冷凝水和碳氫化合物蒸汽。該插入式低溫冷凝板裝置優選地使用兩臺美國CVI公司生產的CGR411雙級制冷機6，配用該公司的CBST6. 0壓縮機。雙ニ級制冷機6通過安裝法蘭4上的兩個安裝洞與安裝法蘭4連接，雙ニ級制冷機6的電機以及控制室設置在真空室外部，一級冷頭及ニ級冷頭設置在真空室內部。兩臺雙ニ級制冷機6分別采用GM循環，每臺能提供制冷功率ー級 80K083W，可以使得雙ニ級制冷機6的ー級冷頭處溫度低于80K ;ニ級功率20K07. 5W，可以使得雙ニ級制冷機6的ニ級冷頭處溫度低于20K。安裝法蘭4是該插入式低溫冷凝板裝置的載體，低溫冷凝板3、擋板I、屏蔽板2與制冷機6連接后，通過接管5，把制冷機6固定在安裝法蘭4上，這就組成了插入式低溫冷凝板裝置的整體。再通過安裝法蘭4把低溫冷凝板裝置安裝在真空室上，安裝法蘭4與真空室的連接可以用螺釘7也可以用快卡的方式。如果用快卡的方式，則跟螺釘的位置不一樣，快卡要放置在安裝法蘭4周圍，或根據自己的需要進行安裝。其中，接管5是根據低溫冷凝板3、屏蔽板2的尺寸，把制冷機6固定到安裝法蘭4上的空間位置調整件，它主要起到銜接和固定制冷機6與安裝法蘭4的作用。本實施例的擋板I和屏蔽板2采用熱傳導率高的無氧銅，屏蔽板2的流導不低于200001/s，擋板I的流導不低于84001/s。本發明的真空測試罩內壓カ與低溫冷凝板裝置抽速曲線圖如圖2所示，低溫冷凝板裝置對不同氣體抽速曲線圖如圖3所示。本發明提供的插入式低溫冷凝板裝置，放置到真空室內部，通過將氣體冷凝到低溫表面上，將氣體抽除，如表I所示，經實驗驗證可以獲得好于5E_6Pa的清潔超高真空。表I
權利要求
1.一種插入式低溫冷凝板裝置，包括低溫冷凝板(3)、低溫冷凝板(3)的四周設置屏蔽板(2)、屏蔽板(2)的頂部設置擋板(1)，屏蔽板(2)的下底板與制冷機(6)的一級冷頭相連接，低溫冷凝板(3 )與制冷機(6 )的二級冷頭相連接，制冷機(6 )固定在安裝法蘭(4)上，其特征在于所述低溫冷凝裝置通過安裝法蘭(4)設置在真空室內。
2.如權利要求I所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于所述的安裝法蘭(4)與真空室通過螺釘或快卡的方式連接。
3.如權利要求I所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于所述的低溫冷凝板(3)為兩套，每套由上、下帶孔矩形低溫板(8、9)通過連接板連接而成，低溫冷凝板(3)的外表面拋光，內表面粘有活性炭吸附劑。
4.如權利要求3所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于所述的制冷機為兩臺CGR411雙二級制冷機(6 )，雙二級制冷機(6 )通過接管(5 )固定在安裝法蘭(4 )上的兩個安裝洞上。
5.如權利要求4所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于兩套帶孔低溫冷凝板(3)分別與兩臺雙二級制冷機(6)的二級冷頭相連。
6.如權利要求4或5所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于所述的雙二級制冷機(6 )的電機及控制室設置在真空室外部，一級冷頭及二級冷頭設置在真空室內部。
7.如權利要求I所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于所述的擋板(I)是由支撐桿和擋板條組成，擋板條的外表面鍍鎳拋光至鏡面，內表面涂黑色清漆。
8.如權利要求I所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于所述的屏蔽板(2)為半開半閉圓柱狀，由下底板、側面板及人字形擋板焊接而成，屏蔽板的外表面鍍鎳拋光至鏡面，內表面涂黑色清漆。
9.如權利要求I所述的插入式低溫冷凝裝置，其特征在于所述擋板(I)和屏蔽板(2)采用熱傳導率高的無氧銅。
10.如權利要求9所述的插入式低溫冷凝板裝置，其特征在于屏蔽板(2)的流導不低于200001/s，擋板(I)的流導不低于84001/s。
全文摘要
本發明涉及一種低溫冷凝板裝置，包括低溫冷凝板(3)，低溫冷凝板(3)的四周設置由下底板和側面板連接而成的屏蔽板(2)，屏蔽板(2)的頂部設置擋板(1)，屏蔽板(2)的下底板與制冷機(6)的一級冷頭相連接，兩套帶孔低溫冷凝板(3)分別與兩臺雙二級制冷機(6)的二級冷頭相連，制冷機(6)固定在安裝法蘭(4)上，低溫冷凝裝置通過安裝法蘭(4)設置在真空室內，因此,本發明能克服傳統低溫泵對氣體的抽速受到低溫泵泵口直徑以及擋板的限制，通過將氣體冷凝到低溫表面上，將氣體抽除，能獲得好于5E-6Pa的清潔超高真空，且本發明涂活性炭時能明顯增加對氮氣的容量，作為內置泵時能明顯提高對氮氣的抽速。
文檔編號H05H13/00GK102769991SQ20121025988
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者張素平, 李振國, 潘高峰, 秦久昌, 邢建升 申請人:中國原子能科學研究院