[发明专利]一种用于无尘化真空过程的慢充慢抽装置及方法

说明书

本发明提供一种用于无尘化真空过程的慢充慢抽装置，其抽气管路部包括依次串联的机械泵、复合阀、分子泵和角阀，以及与角阀并联且依次串联的针阀、质量流量控制器、针阀；充气管路部包括串联的氮气罐、截止阀、质量流量控制器、扩散器和角阀；所述测试部包括串联的微粒计数器和角阀，角阀与超导腔串联；复合阀包括气体入口、气体出口、以及连接于气体入口和气体出口之间且彼此并联的第一电磁阀、第二电磁阀和带小孔薄膜。本发明的慢充慢抽装置采用了质量流量控制器来控制气路中的气体流速，能够实现阶跃式缓慢开启及关闭气路，并且在抽气管路部中安装有特殊设计的复合阀，能够减少装置内的气压突变，从而能够避免外界微尘进入超导腔。

技术领域

本发明属于无尘加工制造及真空技术领域，尤其涉及能够在对真空容器进行充气及抽气的过程中保证其超高洁净度的一种用于无尘化真空过程的慢充慢抽装置及方法。

背景技术

无尘加工制造对加工的环境有严格的洁净度要求，比如洁净度10级要求环境中的尺寸大于0.1微米的颗粒数少于10000个/立方米，在某些应用领域中，如高能粒子加速器中，还会涉及到对零件的抽真空及充气过程，因此对制造加工中涉及的整个真空过程也有无尘化要求。

低温超导高频腔（以下简称超导腔）是高能粒子加速器中的重要组成部分，超导腔内存在的尺寸在几十纳米量级以上的微小颗粒物将增强腔内场致发射，导致腔的性能下降，因此在对超导腔进行抽气及充气的过程中需要避免外界的微尘进入与其连通的真空系统内，并要避免原本存在于真空系统内的微尘的传送。

微尘传送进入真空系统的最主要途径是在气压变化过程也即对系统进行抽气或充气的过程中，而国外研究表明分子流状态下系统内的气压过渡基本不会造成微尘的传送，即在气体流速小于3 L_n/min(L_n/min为标准气体升/分钟)或气压小于100 Pa的情况下不会产生微尘传送。针对上述微尘的特性，主要的解决方法是在对超导腔真空系统抽气及充气过程中降低气体流速以避免产生湍流，从而避免微尘进入超导腔真空系统。

现有技术中真空系统的充气抽气装置在抽气过程中真空泵刚开启时容易导致真空系统内的气压突变，且在充气过程中充入的气体易在真空管道内形成湍流，因此实际使用中对真空系统中微尘的控制并不理想，而且，现有技术中的充气抽气装置上安装的真空内微粒计数器只能够测量真空管道内一部分区域内的微粒数量，无法实时地测量通过某一管道截面的所有微粒数量，从而在装置调试过程中需要进行多位置微粒数量测试，增加装置调试的工作量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无尘化真空过程的慢充慢抽装置及方法，以避免外界微尘进入超导腔。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于无尘化真空过程的慢充慢抽装置，其用于对一具有真空阀门的超导腔进行抽气及充气，包括通过一多通管道彼此连通的抽气管路部、充气管路部和测试部，其特征在于，所述抽气管路部包括通过真空管道依次串联的机械泵、复合阀、分子泵和第一角阀，以及与所述第一角阀并联且依次串联的第一针阀、第一质量流量控制器、第二针阀；所述充气管路部包括通过真空管道依次串联的氮气罐、截止阀、第二质量流量控制器、扩散器和第二角阀；所述测试部包括通过真空管道串联的微粒计数器和第三角阀，所述第三角阀与所述超导腔上的真空阀门通过真空管道串联，所述微粒计数器与第三角阀之间的真空管道上连接有真空规、压差表和残余气体分析仪，所述微粒计数器、真空规、压差表和残余气体分析仪均与一计算机相连；所述复合阀包括气体入口、气体出口、以及通过真空管道连接于所述气体入口和气体出口之间且彼此并联连接的第一电磁阀、第二电磁阀和带小孔薄膜。

复合阀还包括一阀体，所述气体入口和气体出口设于所述阀体上，且所述第一电磁阀、第二电磁阀和带小孔薄膜位于所述阀体的内部。