本發(fā)明涉及離子束管，尤其涉及一種鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法。

背景技術(shù)：

1、在離子加速器中，二極鐵真空管道是確保整個(gè)系統(tǒng)真空環(huán)境的關(guān)鍵組件之一。由于快速變化的磁場會(huì)引發(fā)真空管道內(nèi)部產(chǎn)生渦流發(fā)熱現(xiàn)象，這對束流的穩(wěn)定性造成了顯著影響。為了有效緩解渦流發(fā)熱對束流穩(wěn)定性的負(fù)面影響，當(dāng)前已采用的一種優(yōu)化方案是使用厚度為0.3毫米的不銹鋼薄壁管，并結(jié)合鈦合金骨架構(gòu)建鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道。

2、特別地，在強(qiáng)流重離子加速器系統(tǒng)中，隨著二極磁鐵磁場上升速率的加快，實(shí)際運(yùn)行過程中真空管道內(nèi)的溫度可升至90℃以上。高溫條件下，材料的放氣量顯著增加，從而導(dǎo)致二極鐵管道內(nèi)部真空度下降。目前，鍍有吸氣劑薄膜的真空管道因具有高抽速、低熱出氣率及大飽和吸附容量等優(yōu)點(diǎn)，成為降低內(nèi)部壓力的主要技術(shù)手段。然而，即使應(yīng)用了這一技術(shù)，不銹鋼和鈦合金材料在高溫下的高放氣特性仍會(huì)導(dǎo)致吸氣劑薄膜的吸附能力大幅下降，進(jìn)而使得鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的真空度標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道在高溫環(huán)境下真空度下降和吸氣劑薄膜吸附能力降低的缺陷，實(shí)現(xiàn)提升管道真空度及增強(qiáng)束流穩(wěn)定性的目標(biāo)。

2、本發(fā)明提供一種鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，所述二極鐵管道包括：鈦合金內(nèi)襯骨架，位于所述二極鐵管道的最內(nèi)層，用于提供支撐作用；薄壁管，包裹于所述鈦合金內(nèi)襯骨架的外側(cè)；加熱絕熱組件，設(shè)置于所述薄壁管的外側(cè)，包括加熱層和氣凝膠絕熱層；冷卻管道，設(shè)置于所述薄壁管與所述加熱絕熱組件之間的夾層中；所述處理方法包括：在所述二極鐵管道的管道內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜；將所述二極鐵管道安裝到極高真空系統(tǒng)進(jìn)行真空烘烤激活；通過低溫介質(zhì)冷卻所述二極鐵管道，使所述吸氣劑薄膜溫度達(dá)到第一設(shè)定溫度；持續(xù)向所述冷卻管道中通入低溫介質(zhì)，同時(shí)，保持所述極高真空系統(tǒng)的離子泵處于工作狀態(tài)，直至完成目標(biāo)極限真空度獲取。

3、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述管道內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜的步驟包括：將所述二極鐵管道安裝于直流磁控濺射鍍膜系統(tǒng)；通過所述加熱絕熱組件將所述二極鐵管道加熱至第二設(shè)定溫度；通過所述直流磁控濺射鍍膜系統(tǒng)向所述二極鐵管道的內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜。

4、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述真空烘烤激活的步驟包括：第一激活階段，所述第一激活階段的第二設(shè)定溫度為100℃，持續(xù)時(shí)間為35h~40h；第二激活階段，所述第二激活階段的第二設(shè)定溫度為220℃，持續(xù)時(shí)間為20h~25h。

5、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述通過低溫介質(zhì)冷卻所述二極鐵管道的步驟包括：所述吸氣劑薄膜經(jīng)過真空烘烤激活后，當(dāng)所述極高真空系統(tǒng)的真空度變化值≤2%時(shí)，向所述冷卻管道通入低溫介質(zhì)；利用所述低溫介質(zhì)的冷量對所述二極鐵管道持續(xù)降溫，使所述吸氣劑薄膜的溫度達(dá)到第一設(shè)定溫度。

6、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在利用所述低溫介質(zhì)的冷量對所述二極鐵管道持續(xù)降溫時(shí)，所述加熱絕熱組件與加熱電源處于斷開狀態(tài)。

7、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在持續(xù)向所述冷卻管道中通入低溫介質(zhì)的過程中，保持所述二極鐵管道內(nèi)壁的所述吸氣劑薄膜的溫度處于所述第一設(shè)定溫度，使處于所述第一設(shè)定溫度的所述吸氣劑薄膜進(jìn)一步抽真空。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在所述管道內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜的步驟之前還包括制作所述二極鐵管道，具體包括：裝配所述薄壁管和所述鈦合金內(nèi)襯骨架；在所述薄壁管的外側(cè)設(shè)置多條所述冷卻管道；在所述冷卻管道的外側(cè)安裝所述加熱絕熱組件。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述裝配所述薄壁管和所述鈦合金內(nèi)襯骨架的步驟包括：根據(jù)束流包絡(luò)參數(shù)確定所述薄壁管的截面形狀；使用毛坯管加工所要求的所述薄壁管；通過磨床精加工所述薄壁管的內(nèi)外壁以保證表面粗糙度；將所述鈦合金內(nèi)襯骨架推入到所述薄壁管內(nèi)部，使所述薄壁管和所述鈦合金內(nèi)襯骨架緊密配合；裝配完成后對所述二極鐵管道進(jìn)行第一次真空漏率測試。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述在所述薄壁管的外側(cè)設(shè)置多條所述冷卻管道的步驟包括：依據(jù)所述薄壁管的截面形狀，加工與所述薄壁管的外壁緊密配合的所述冷卻管道；將所述冷卻管道布置于所述二極鐵管道的兩側(cè)，通過真空釬焊方式實(shí)現(xiàn)所述冷卻管道和所述薄壁管的焊接；焊接完成后向所述冷卻管道內(nèi)通入低溫介質(zhì)進(jìn)行泄漏測試；當(dāng)所述泄漏測試完成后對所述二極鐵管道進(jìn)行第二次真空漏率測試。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，所述在所述冷卻管道的外側(cè)安裝所述加熱絕熱組件的步驟包括：將所述加熱絕熱組件安裝到所述二極鐵管道的最外側(cè)；接入加熱電源，檢查所述加熱絕熱組件是否正常工作。

12、本發(fā)明提供的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，通過在二極鐵管道的管道內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜，并將二極鐵管道安裝到極高真空系統(tǒng)進(jìn)行真空烘烤激活，以確保吸氣劑薄膜的最佳性能。隨后，采用低溫介質(zhì)冷卻二極鐵管道使吸氣劑薄膜溫度達(dá)到第一設(shè)定溫度，同時(shí)持續(xù)向設(shè)置于薄壁管與加熱絕熱組件之間的冷卻管道中通入低溫介質(zhì)，保持極高真空系統(tǒng)的離子泵處于工作狀態(tài)直至達(dá)到目標(biāo)極限真空度。該方法有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道在高溫環(huán)境下真空度下降和吸氣劑薄膜吸附能力降低的問題。通過冷卻吸氣劑薄膜至適宜的工作溫度，不僅顯著提升了其吸附效能，還有效降低了由于快速變化磁場導(dǎo)致的渦流發(fā)熱現(xiàn)象，從而進(jìn)一步保障了管道內(nèi)部的高真空環(huán)境。

技術(shù)特征：

1.一種鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，所述管道內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，所述真空烘烤激活的步驟包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，所述通過低溫介質(zhì)冷卻所述二極鐵管道的步驟包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，在利用所述低溫介質(zhì)的冷量對所述二極鐵管道持續(xù)降溫時(shí)，所述加熱絕熱組件與加熱電源處于斷開狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，在持續(xù)向所述冷卻管道中通入低溫介質(zhì)的過程中，保持所述二極鐵管道內(nèi)壁的所述吸氣劑薄膜的溫度處于所述第一設(shè)定溫度，使處于所述第一設(shè)定溫度的所述吸氣劑薄膜進(jìn)一步抽真空。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，在所述管道內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜的步驟之前還包括制作所述二極鐵管道，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，所述裝配所述薄壁管和所述鈦合金內(nèi)襯骨架的步驟包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，所述在所述薄壁管的外側(cè)設(shè)置多條所述冷卻管道的步驟包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，其特征在于，所述在所述冷卻管道的外側(cè)安裝所述加熱絕熱組件的步驟包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及離子束管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道的處理方法，包括：在二極鐵管道的管道內(nèi)壁沉積吸氣劑薄膜；將二極鐵管道安裝到極高真空系統(tǒng)進(jìn)行真空烘烤激活；通過低溫介質(zhì)冷卻二極鐵管道，使吸氣劑薄膜溫度達(dá)到第一設(shè)定溫度；持續(xù)向冷卻管道中通入低溫介質(zhì)，同時(shí)，保持極高真空系統(tǒng)的離子泵處于工作狀態(tài)，直至完成目標(biāo)極限真空度獲取。本方案用以解決現(xiàn)有技術(shù)中鈦合金內(nèi)襯二極鐵管道在高溫環(huán)境下真空度下降和吸氣劑薄膜吸附能力降低的缺陷，實(shí)現(xiàn)提升管道真空度及增強(qiáng)束流穩(wěn)定性的目標(biāo)。

技術(shù)研發(fā)人員：焦紀(jì)強(qiáng),蒙峻,楊建成,謝文君,李長春,羅成,申國棟,魏寧斐,楊偉順,柴振,朱小榮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院近代物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15