北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)重大改造工程(BEPCII)是國(guó)家基礎(chǔ)型大科學(xué)工程之一。它采用雙環(huán)方案, 即正負(fù)電子束流在兩個(gè)彼此獨(dú)立的儲(chǔ)存環(huán)中積累、加速, 在對(duì)撞點(diǎn)處相遇、對(duì)撞, 因而每個(gè)環(huán)中束流的束團(tuán)數(shù)目可以更多, 可以達(dá)到更高的亮度。儲(chǔ)存環(huán)周長(zhǎng)為240 m, 每個(gè)環(huán)分成Ⅰ 區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、正電子注入?yún)^(qū)、負(fù)電子注入?yún)^(qū)、第一對(duì)撞區(qū)和第二對(duì)撞區(qū)。

      考慮到超導(dǎo)高頻腔的安全性和可靠性, 在超導(dǎo)高頻腔的二邊安裝了二個(gè)RF 屏蔽閘板閥。每個(gè)環(huán)共有八個(gè)RF 屏蔽閘板閥, 八個(gè)閘板閥把環(huán)分成八個(gè)區(qū)段, 每個(gè)區(qū)段都有粗抽真空閥和放氣閥。對(duì)于真空系統(tǒng)的排氣,首先通過(guò)無(wú)油渦輪分子泵機(jī)組把系統(tǒng)粗抽到10- 5 Pa , 主抽泵采用安裝在光子吸收器附近的吸氣劑泵、鈦升華泵。離子泵用來(lái)維持真空, 并且抽除吸氣劑泵和鈦升華泵不能抽除的甲烷和惰性氣體。

      儲(chǔ)存環(huán)真空系統(tǒng)于2006 年11 月初完成安裝、檢漏、烘烤等工作。正、負(fù)電子環(huán)共48 個(gè)真空計(jì)指示靜態(tài)真空均優(yōu)于6.0×10- 8 Pa 。2006 年11月18 日電子束在儲(chǔ)存環(huán)成功儲(chǔ)存, 標(biāo)志著儲(chǔ)存環(huán)真空系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。當(dāng)束流剛注入儲(chǔ)存環(huán)后, 真空下降很快, 并且束流壽命很低。這主要是由于束流在彎轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生同步輻射光, 同步輻射光打在真空盒內(nèi)壁上引起大量的氣體解吸, 造成系統(tǒng)壓強(qiáng)上升, 束流與殘余氣體相互作用, 導(dǎo)致束流壽命縮短。

         經(jīng)過(guò)同步輻射光的“ 清洗”, 真空逐漸變好,  隨著積分流強(qiáng)的增加, 同步輻射光不斷地“ 清洗”真空盒內(nèi)壁, 由同步輻射光引起的氣體解吸量逐漸減小, 動(dòng)態(tài)真空變好。當(dāng)積分流強(qiáng)達(dá)到100 A·hrs, 束流能量為2.5 GeV, 流強(qiáng)為100 mA 時(shí), 動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)優(yōu)于1×10- 8 Pa。隨著積分流強(qiáng)增加, 特別是達(dá)到100 A·hrs 后, 同步輻射光“ 清洗”真空變得緩慢, 這可能是由于被同步輻射光直接照射的表面氣體得到充分解吸, 對(duì)動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)的貢獻(xiàn)減小。而同步輻射散射光打在真空盒表面對(duì)動(dòng)態(tài)氣載起了主要作用, 而由散射光“ 清洗”真空盒內(nèi)壁需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

       圖3 所示為在同步輻射模式下三區(qū)外環(huán)殘余氣體質(zhì)譜圖

      主要的殘余氣體為H2、CO、H2O、CO2、CH4。一般來(lái)說(shuō), 同步光產(chǎn)生的主要?dú)堄鄽怏w是氫, 但由于在BEPCII 儲(chǔ)存環(huán)使用了大量的NEG 泵和鈦升華泵, 而這二種泵對(duì)氫的抽速很大, 因此氫的分壓強(qiáng)并不很高。同時(shí), 由于弧區(qū)真空盒沒(méi)有進(jìn)行在位烘烤, 因而水的含量也較高。

       BEPCII 儲(chǔ)存環(huán)真空系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái), 安全、可靠, 沒(méi)有發(fā)生影響束流運(yùn)行的設(shè)備故障。動(dòng)態(tài)壓強(qiáng)隨著積分流強(qiáng)增加, 逐漸減小, 當(dāng)積分流強(qiáng)達(dá)到100 A·hrs , 單位流強(qiáng)引起的壓強(qiáng)上升小于1×10- 10 Pa/mA, 達(dá)到了預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在較高流強(qiáng)下, 真空盒、光子吸收器和RF 屏蔽波紋管的溫度保持在一個(gè)合理范圍。一些離子泵電流偏大, 可能是由于光電子和二次電子參與氣體電離產(chǎn)生的。

“BEPCII儲(chǔ)存環(huán)真空系統(tǒng)性能”文獻(xiàn)PDF下載