中國(guó)散裂中子源(CSNS)加速器由直線加速器，LRBT(直線至環(huán)輸運(yùn)線)、RCS(快循環(huán)同步加速器)和RTBT(環(huán)至靶站輸運(yùn)線)構(gòu)成。為了維持加速器的真空環(huán)境，在各區(qū)段采用了141 臺(tái)各種型離子泵作為主抽泵。離子泵的極限真空和飽和抽速性能直接影響加速器是否能夠獲得良好的真空。在離子泵安裝之前，我們對(duì)每個(gè)型號(hào)的離子泵進(jìn)行性能測(cè)試。本文詳細(xì)介紹了離子泵性能測(cè)試方法。經(jīng)過(guò)測(cè)試的離子泵，安裝到加速器上均能正常工作，動(dòng)態(tài)真空滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。

　　濺射離子泵是利用幾千伏和幾千高斯的正交電磁場(chǎng)約束下低壓強(qiáng)冷陰極氣體放電(潘寧放電)現(xiàn)象制成的一種清潔、長(zhǎng)壽命、極限壓強(qiáng)可達(dá)10^-9 Pa 的真空泵，它具有工作壓強(qiáng)范圍寬、便于控制、沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。CSNS 加速器由直線加速器、LRBT、RCS 和RTBT 構(gòu)成，各個(gè)區(qū)段的動(dòng)態(tài)真空優(yōu)于10^-3 Pa、10^-5 Pa、10^-4 Pa。

　　直線加速器、LRBT、RCS 和RTBT 各區(qū)域通過(guò)全金屬閘板閥劃分成獨(dú)立的子區(qū)段。直線加速器分4 個(gè)區(qū)段，采用抽速1000L/s 的離子泵10臺(tái)；LRBT 分6 個(gè)區(qū)段，采用100L/s 的離子泵21臺(tái)；RCS 分8 個(gè)區(qū)段， 采用600L/s 的離子泵20臺(tái)、300L/s 的離子泵8 臺(tái)；RTBT 分5 個(gè)區(qū)段，采用100L/s 的離子泵16 臺(tái)、200L/s 的離子泵14臺(tái)、400L/s 離子泵4 臺(tái)。

　　2015 年7月到2016 年12月CSNS 加速器各區(qū)段離子泵陸續(xù)安裝完畢并運(yùn)行調(diào)試。2017 年5月加速器開(kāi)始通過(guò)束流，各區(qū)段動(dòng)態(tài)真空達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。2017 年8 月28 日，CSNS 首次打靶成功，獲得中子束流，離子泵作為各區(qū)段的主泵，為其真空環(huán)境的獲得做出關(guān)鍵作用。

　　離子泵作為加速器的主泵，其極限真空度和飽和抽速是其獲得良好真空的關(guān)鍵指標(biāo)。參考了國(guó)內(nèi)外濺射離子泵的測(cè)試方法，和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合CSNS 離子泵種類(lèi)多，數(shù)量多的實(shí)際，從JB/T2965-92 標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，提出了離子泵的性能測(cè)試方法。2014 年10 月到2015 年7 月，對(duì)所有型號(hào)的離子泵進(jìn)行抽檢，在廠家的共同努力下，其性能指標(biāo)均達(dá)到指標(biāo)。

1、測(cè)試原理和方法

　　CSNS 的離子泵由上海三井真空設(shè)備有限公司中標(biāo)。離子泵及電源加工完成后，三井對(duì)其離子泵進(jìn)行性能測(cè)試。極限真空要每臺(tái)進(jìn)行測(cè)量；飽和抽速要進(jìn)行抽檢，同一型號(hào)每10 臺(tái)抽檢1臺(tái)(不足10 臺(tái)部分按10 臺(tái)計(jì))，如果出現(xiàn)不合格，則該批每10 臺(tái)再抽檢2 臺(tái)(不足10 臺(tái)部分亦按10 臺(tái)計(jì))，如再出現(xiàn)不合格，則全部離子泵均進(jìn)行測(cè)試。三井測(cè)試合格后，通知甲方，在工廠對(duì)離子泵進(jìn)行最終測(cè)試驗(yàn)收。

　　1.1、極限真空測(cè)試原理

　　將極限真空測(cè)試罩安裝在被測(cè)試的離子泵(圖1)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢漏，檢漏合格后，啟動(dòng)無(wú)油分子泵機(jī)組，并對(duì)測(cè)試罩和離子泵進(jìn)行烘烤。10 小時(shí)后關(guān)閉角閥啟動(dòng)離子泵，繼續(xù)烘烤38 小時(shí)候停止加熱，系統(tǒng)降溫。待冷卻到15~25℃之后，48 小時(shí)后得到測(cè)試泵的極限真空。

圖1 極限真空測(cè)試原理圖

　　1.2、抽速測(cè)試原理

　　將抽速測(cè)試罩安裝在離子泵上面(圖2)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢漏，檢漏合格后，啟動(dòng)無(wú)油分子泵機(jī)組，進(jìn)行與測(cè)試極限真空相同的烘烤程序。停止烘烤后，離子泵繼續(xù)工作。待冷卻到15~25℃之后，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)V 2，放入干燥空氣，按照步驟得到離子泵在各個(gè)壓強(qiáng)下抽速和最大抽速。

　　抽速測(cè)試完畢后，關(guān)閉閥門(mén)V 2 并關(guān)閉離子泵，24 小時(shí)后P1 和P2 數(shù)值穩(wěn)定，得到P1 和P2 的比值(校規(guī)系數(shù))。利用校規(guī)系數(shù)修正抽速，得到準(zhǔn)確的抽速。

圖2 抽速測(cè)試原理圖

5、結(jié)語(yǔ)

　　結(jié)合實(shí)際情況，本文提出了離子泵極限真空、抽速測(cè)定方法；搭建了抽速和規(guī)格系數(shù)自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)。利用該平臺(tái)，準(zhǔn)確測(cè)定了離子泵的極限壓力和飽和抽速指標(biāo)。測(cè)試方法合理可行，經(jīng)過(guò)和廠家的共同努力，用于CSNS 上的各個(gè)型號(hào)的離子泵最終都通過(guò)測(cè)試，其極限真空和抽速均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。