С.В. Полосаткин ТПЭ

1. С.В. Полосаткин ТПЭ Вакуумная техника Полосаткин Сергей Викторович, тел.47-73 пятница, 10.45 – 12.20 http://www.inp.nsk.su/students/plasma/sk/tpe.ru.shtml

2. Емкостные манометры Термопарные Ионизационные Магниторазрядные Вакуумные измерения Сверхвысокий вакуум Высокий вакуум Низкий вакуум Деформационные манометры Пьезорезистивные манометры Теплоэлектрические Масс-спектрометр 10-10 10-4 100 10-8 10-6 1+2 10+4 10-2 P (Па)

3. Деформационные мановакууметры (трубка Бурдона) Абсолютные или относительные 1 – 105 Па Не зависят от сорта газа

4. Пьезорезистивные мановакууметры APLISENS PC-28 Абсолютные или относительные 0-2,5*103 … 0-105 Па Линейная зависимость от давления Погрешность 0,4 – 1% Не зависят от сорта газа

5. Емкостной манометр Баратрон (MKS instruments) 10-4 – 105 Па Точность 0,12 % 10-9 кг/см2 - 1 мкг/см2~ 10 нм ~ 30 монослоев

6. Тепловые манометры Разные газы имеют разную градуировку (теплопроводность зависит от сорта газа) 0.1 – 105Па MicroPirani (MKS inst. 925) 10-3 – 105Па

7. Ионизационные манометры Лампа Байарда-Альперта Ic=S*Ie*n S – чувствительность ~10-3А/Па (ПМИ-27) Измеряемый сигнал зависит от сорта газа Можно проводить быстрые измерения

8. Магниторазрядные манометры Разряд с холодным катодом Напряжение 1-4 кВ Ток разряда пропорционален давлению (до 10-10 Па)

9. Широкодиапазонные вакууметры Совмещают несколько ламп Диапазон до 10-10 -105 Па Выходное напряжение пропорционально логарифму давления Pfieffer PKR 251

10. Поиск течей Методы течеискания 1.Компрессионный -нагнетание воздуха при Р>Ратм 2.Люминесцентный 3.Искровой 4.Манометрический (контролирует проникновение по манометру при проникновении пробного вещества /спирт, бензин, вода, ацетон/ )  Для форвакуума 5.Галогенный 6.Масс-спектрометрический

11. Гелиевый течеискатель • Гелий: • Низкая концентрация в воздухе (0,0005%) • Отсутствуют другие вещества с массой 4 • Высокая проницаемость и большая скорость • Безопасность

12. PICO vacuum leak detector (MKS instruments) – 7 кг

13. Масс-спектрометр

14. N2 Непрогревная камера без течей Камера с течью H2O H2O RELATIVE INTENSITY RELATIVE INTENSITY (A) (B) N2,, CO H2 O2 CO2 H2 CO2 MASS NUMBER (A.M.U.) MASS NUMBER (A.M.U.) Масс-спектрометр

15. Масс-спектры Низкий вакуум Высокий вакуум

16. С.В. Полосаткин ТПЭ Системы напуска газа Полосаткин Сергей Викторович, тел.47-73 пятница, 10.45 – 12.20 http://www.inp.nsk.su/students/plasma/sk/tpe.ru.shtml

17. Системы напуска газа • Обеспечивает напуск газа для создания плазмы с требуемой плотностью • в закрытом состоянии не должна нарушать вакуум • -обеспечивать изменение давления в широком диапазоне (несколько порядков) • Системы стационарного и импульсного напуска

18. Стационарный напуск (натекатели) Механические Игольчатый Щелевой Условное отверстие 1,2 мм – мин.поток 3·10-4 л·Па/c Недостатки: сложность изготовления, нестабильность, люфт

19. Стационарный напуск (натекатели) Swagelok Параметры: Cv=0.004 – 0.15 D= 0.1 – 3 мм D – эффективный диаметр отверстия Cv – поток воды US галлоны/мин при перепаде давления 1 PSI A – молярная масса газа

20. Диффузионные натекатели Избирательная проницаемость материалов для различных газов Водород – палладий, палладий-серебро Кислород - серебро Гелий – кварц, пирекс Азот - железо

21. Селективный реверсируемый натекатель водорода www.pulsetech.ru

22. Mass-flow controller Контролируемый поток газа в камеру Поток 0-10 ст.см3/мин

23. Mass-flow controller

24. Контроль концентрации газа QТ Натекатель V Объем p1 Q Трубопровод p2 Насос Vн

25. Контроль концентрации газа Натекатель Контроллер QТ V Объем p1 Вакууметр QT Трубопровод p2 Насос Vн

26. Контроль концентрации газа Натекатель Контроллер QТ V Объем p1 Вакууметр Вентиль Трубопровод p2 Vн Насос

27. Импульсный напуск газа Импульсные клапаны: -термодиффузионные -электромагнитные -электродинамические -пьезоэлектрические

28. Импульсный напуск газа термодиффузионные клапаны – на основе палладиевых натекателей Быстрый нагрев – до 1019 атомов водорода, скорость нарастания 1 мс Нагрев титанового порошка Voronin A.V. and Hellblom K.G. 2001 Plasma Phys. and Controlled Fusion 43 (11) 1583

29. Импульсный напуск газа Электродинамические клапаны t~10 мкс Пьезоэлектрические клапаны 0,02 – 500 ст.см3/мин

30. Импульсный напуск газа Электромагнитные клапаны • Параметры: • ток открывания • ток удержания Деревянкин Г., Дудников В., Журавлев П. Электромагнитный затвор для импульсного напуска газа. // ПТЭ— 1983— N.5.—С.168.

31. Импульсный напуск газа Электромагнитные (соленоидальные) клапаны Predyne время срабатывания 5-10 мс

32. Импульсный напуск газа (ГОЛ-3)

33. 553 см 304 см

34. Напуск газа (ГДЛ) Напуск газа на ось – кварцевая трубка Газовая коробка (gas box) При диссоциации молекулы водорода – Франк-Кондоновские атомы (E~2 эВ)

35. Системы распределения газа Часть газовой системы нейтрального инжектора (Swagelok) Газовые шкафы (Norcimbus)

36. Напуск газа (JET) Gas Matrix P&ID

37. Peizo Valve

38. Peizo Valve Flow Characteristics

39. Эффективность напуска Для больших установок эффективный метод – пеллет-инжекция

40. Пеллет-инжекция Водородные таблетки (пеллеты) замораживаются при T=4 К, вырезаются и инжектируются в плазму Vinj – до 5 км/с, 0,26 г/c

41. В.В.Поступаев. Работы по инжекции макрочастиц в плазму на установке ГОЛ-3 • пеллет-инжектор разработан в СПбГПУ, изготовление ИЯФ и СПбГПУ; • параметры инжектора ИТВ-7: твердый водород (дейтерий),диаметр 1 мм, скорость 10-100 м/с; • основные технологическая проблема: точная синхронизация. Инжекционный метод создания плазмы Схема инжектора ИТВ-7

42. Контрольные вопросы (вакуумная техника) Обосновать применимость криосорбционного насоса на вашей установке - дома Задача в одно действие (расчет вакуумных схем) - на следующем занятии

43. Правила работы со сжатыми газами ПБ 03-576-03 - Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением !!! Не распространяются на: сосуды вместимостью не более 25 л независимо от давления, используемые для научно-экспериментальных целей.