【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于真空设备领域，具体涉及一种超高真空管道的封装系统及方法。
技术介绍
1、随着科技的迅速发展，超高真空技术在粒子对撞机、核聚变及同步辐射光源等原子能核物理领域的重要性日益凸显。在这些领域中，细长真空管道主要用于组成装置的超高真空管路，为粒子加速运动提供高度洁净的真空环境，使其能够在管路中不受干扰的高速运动以获得预定的粒子引出速度和品质，从而保证更好地利用其开展实验。然而受限于真空管路细长及流导小，想要直接依靠真空抽气设备在管内获得均匀稳定的超高真空十分困难。目前普遍采用在真空管道内壁镀吸气剂薄膜以实现分布式抽气和提高真空管压强分布均匀性，有效解决了以往细长真空管路中压力分布梯度大、真空度不够等问题。
2、内壁吸气剂薄膜具有活性，为避免对其造成不可逆污染，真空管路在最终安装前需封装保存。经调研，目前未见有对细长超高真空管道进行封装的方法及系统设备的报道。因此，结合我国真空技术的逐步发展现状，如何提供一种超高真空管路封装方法及系统，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于填补现有技术空白，提供一种超高真空管道的封装系统及方法。主要技术方案如下：
2、一种超高真空管道的封装系统，包括球形超高真空稳压腔、过渡腔、充气腔、封装接头法兰、数据采集与控制单元、高温烘烤单元、真空抽气单元、气源、可调支撑平台；球形超高真空稳压腔第一接口与过渡腔第一接口和过渡腔第二接口与充气腔第一接口分别通过第一真空插板阀和第二真空插板阀连接，充气腔第二接
3、进一步，所述球形超高真空稳压腔、所述过渡腔及所述充气腔外壁缠绕所述高温烘烤单元，并在所述高温烘烤单元外层包覆保温层。
4、进一步，所述真空抽气单元包括1号分子泵、2号分子泵、前级泵、neg泵及溅射离子泵。
5、进一步，所述球形超高真空稳压腔提供两类接口，一类是用于连接热阴极规的球形稳压腔第五接口；另一类为用于连接所述真空抽气单元的球形稳压腔第二接口、球形稳压腔第三接口及球形稳压腔第四接口；所述球形稳压腔第二接口连接所述1号分子泵和所述前级泵，用于粗抽和高真空抽气；所述球形稳压腔第三接口连接所述neg泵，以获得超高真空；所述球形稳压腔第四接口连接所述溅射离子泵作维持泵。
6、进一步，所述过渡腔为四通，过渡腔第三接口用于连接冷阴极规；过渡腔第四接口用于连接所述2号分子泵和所述前级泵。
7、进一步，所述1号分子泵与2号分子泵间设置有连接管路，当其中一个分子泵发生故障停机时，打开连接管路阀门并关闭故障分子泵，靠另一个分子泵维持正常抽气。
8、进一步，所述封装接头法兰上有四个所述封装接头，以连接封装真空管道；且四个所述封装接头呈上下分布，使得所连接真空管道分为两层。
9、进一步，所述可调支撑平台可通过手动旋转手轮调节支撑台面高度，以适应不同形状真空管道的支撑。
10、进一步，所述数据采集与控制单元集成于一个模块设备中，其功能包括显示真空度、烘烤控制、阀门开闭及泵的启停。
11、本专利技术还提出一种超高真空管道的封装方法，所述方法包括以下：
12、s1：真空管道前端的超高真空封装系统调试完成后，将所述真空管道四根一组连接至封装接头法兰上，打开第一真空插板阀和第二真空插板阀，并运行前级泵来预抽由超高真空稳压腔、过渡腔、充气腔组成的真空腔室，当真空度达到10pa以下时开启所述1号分子泵和2号分子泵；
13、s2：当真空腔室内压力低于1×10-3pa后，通过数据采集与控制单元打开高温烘烤单元进行高温烘烤除气；
14、s3：当真空度优于1×10-5pa后，关闭所述1号分子泵和2号分子泵，并打开neg泵和溅射离子泵共同除气，直至真空度优于1×10-8pa；
15、s4：关闭第二真空插板阀，打开保护用气源与充气腔之间的充气阀，使得保护用气源通过充气腔第三接口进入真空管道内；
16、s5：当气源的进气管路上的压力变送器示数达到封装压力上限时，关闭保护用气源充气阀，并钳断真空管道前端的黄铜管以实现封装；
17、s6：装上另一组真空管道，关闭第一真空插板阀，打开第二真空插板阀，启动前级泵对过渡腔、充气腔及真空管道进行预抽，当真空度达到10pa以下时开启所述2号分子泵；
18、s7：当所述冷阴极规读数优于1×10-5pa后，打开第一真空插板阀，结合所述neg泵和所述溅射离子泵共同除气，直至真空度优于1×10-8pa；
19、s8：重复s4及之后操作，实现高效连续封装。
20、实施本专利技术提供的一种超高真空管道的封装系统及方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
21、本专利技术基于现有技术空白，提出了一种可实现细长真空管道在稳定可靠的超高真空环境(优于1×10-8pa)下高效、连续的封装系统及方法。
22、具体地，本专利技术通过将球形超高真空稳压腔、过渡腔及充气腔三腔直联，一是有效提高了真空抽气单元对真空腔进行抽气时的流导，使得封装真空管道的管口处能够快速地达到封装本底真空度；二是将充气封装空间尽量减小，使得保护气源损耗量降低，节约封装成本；三是实现对各腔室进行真空差分，在下次封装时仅需对过渡腔和充气腔破空抽气，而球形超高真空稳压腔始终保持超高真空态，当达到预设真空度后打开真空插板阀，再进行三腔直联封装，大大降低抽真空时间，提高封装系统的工作效率。
23、值得注意的是，从封装系统稳定性及可靠性方面考虑，本专利技术设置了两台分子泵，分别连接至球形真空稳压腔和过渡腔，两台分子泵间设置有连接管路，当1号分子泵和2号分子泵中其中一台发生故障停机维修时，可打开连接管路阀门，靠另外一台维持正常抽气，从而不影响封装系统工作。
24、本专利技术所提供的真空管道封装系统可实现四根一组进行同时封装，进一步提高封装效率。另外，四个封装接头呈上下分布，使得所连接真空管道分为两层，一是便于支撑；二是使系统紧凑。
25、另外，本专利技术的封装真空管道支撑为可调支撑平台，通过手动旋转手轮调节支撑平板台面高度，能够适应不同尺寸类型的封装真空管道，提高了封装系统的适用性。其次，考虑到封装真空管道长度不一，可将可调支撑平台进行拓展，进一步提高封装系统运用的灵活性。
26、最后，本专利技术所公开的超高真空管道的封装系统具有集成度高、联控性好的特点。
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1.一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，包括球形超高真空稳压腔、过渡腔、充气腔、封装接头法兰、数据采集与控制单元、高温烘烤单元、真空抽气单元、气源、可调支撑平台；球形超高真空稳压腔第一接口与过渡腔第一接口、过渡腔第二接口与充气腔第一接口分别通过第一真空插板阀和第二真空插板阀连接，充气腔第二接口与所述封装接头法兰连接；封装时，将待封装的真空管道连接至所述封装接头法兰的封装接头上，同时依据真空管道所处高度调节可调支撑平台高度，使其平稳支撑所述真空管道以进行封装操作。
2.根据权利要求1所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述球形超高真空稳压腔、所述过渡腔及所述充气腔外壁缠绕所述高温烘烤单元，并在所述高温烘烤单元外层包覆保温层。
3.根据权利要求1所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述真空抽气单元包括1号分子泵、2号分子泵、前级泵、NEG泵及溅射离子泵。
4.根据权利要求3所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述球形超高真空稳压腔提供两类接口，一类是用于连接热阴极规的球形稳压腔第五接口；另一类为用于连接所述真空抽气
5.根据权利要求3所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述过渡腔为四通，过渡腔第三接口用于连接冷阴极规；过渡腔第四接口用于连接所述2号分子泵和所述前级泵。
6.根据权利要求3所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述1号分子泵与2号分子泵间设置有连接管路，当其中一个分子泵发生故障停机时，打开连接管路阀门并关闭故障分子泵，靠另一个分子泵维持正常抽气。
7.根据权利要求1所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述封装接头法兰上有四个所述封装接头，以连接封装真空管道；且四个所述封装接头呈上下分布，使得所连接真空管道分为两层。
8.根据权利要求1所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述可调支撑平台可通过手动旋转手轮调节支撑台面高度，以适应不同形状真空管道的支撑。
9.根据权利要求1所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述数据采集与控制单元集成于一个模块设备中，其功能包括显示真空度、烘烤控制、阀门开闭及泵的启停。
10.一种超高真空管道的封装方法，采用如权利要求1-9任一项所述的一种超高真空管道的封装系统进行封装，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，包括球形超高真空稳压腔、过渡腔、充气腔、封装接头法兰、数据采集与控制单元、高温烘烤单元、真空抽气单元、气源、可调支撑平台；球形超高真空稳压腔第一接口与过渡腔第一接口、过渡腔第二接口与充气腔第一接口分别通过第一真空插板阀和第二真空插板阀连接，充气腔第二接口与所述封装接头法兰连接；封装时，将待封装的真空管道连接至所述封装接头法兰的封装接头上，同时依据真空管道所处高度调节可调支撑平台高度，使其平稳支撑所述真空管道以进行封装操作。
2.根据权利要求1所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述球形超高真空稳压腔、所述过渡腔及所述充气腔外壁缠绕所述高温烘烤单元，并在所述高温烘烤单元外层包覆保温层。
3.根据权利要求1所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述真空抽气单元包括1号分子泵、2号分子泵、前级泵、neg泵及溅射离子泵。
4.根据权利要求3所述的一种超高真空管道的封装系统，其特征在于，所述球形超高真空稳压腔提供两类接口，一类是用于连接热阴极规的球形稳压腔第五接口；另一类为用于连接所述真空抽气单元的球形稳压腔第二接口、球形稳压腔第三接口及球形稳压腔第四接口；所述球形稳压腔第二接口连接所述1号分子泵和所述前级泵，用于粗抽和高真空抽气；所述球形稳压腔第三接口...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆喜，余清洲，陈肇玺，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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