亞利桑那州立大學(xué)曼格斯教授
“我一直在探尋一個升級方案”
亞利桑那州立大學(xué)曼格斯教授說：“我一直在探尋一個升級方案，在實際工作中，如果我忙于設(shè)備維修，便無法開展對學(xué)生或其他研究人員的培訓(xùn)工作，也難以實施其他能夠提升工作效率的事項。”
因此曼格斯教授一直想要給粒子加速器尋覓一款維護少，性能穩(wěn)定的前級泵真空泵。
只有VACUU?PURE 10可以解決他的難題。
曼格斯教授說：“對于粒子加速器而言，任何新型前級泵都需構(gòu)建可靠、穩(wěn)定且低振動的真空環(huán)境，從而為粒子加速器實驗營造最為適宜的真空條件?；诖耍瑢?VACUUBRAND 公司的 VACUU?PURE 10 螺桿泵進行搭配測試，旨在以其替換油封旋片泵。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該螺桿泵所達成的真空度與傳統(tǒng)旋片泵相當，然而卻無需進行泵油更換以及頻繁維護，幫助他們團隊節(jié)約了大量的時間。
最大限度減少停機時間，在高真空應(yīng)用場景中，設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運行是保障實驗進程順利推進的基礎(chǔ)，任何意外停機都可能導(dǎo)致實驗中斷，不僅浪費時間，還可能造成實驗數(shù)據(jù)的缺失或不準確。
2.穩(wěn)定真空
粒子加速器要求粗抽泵能夠穩(wěn)定提供 10?³ mabr 的真空度，以便與渦輪分子泵協(xié)同工作，進而達到低至10??mbar的穩(wěn)定真空水平。這種穩(wěn)定的真空環(huán)境是確保粒子加速器內(nèi)粒子束穩(wěn)定運行、精確控制以及實驗結(jié)果準確性的必要條件。在粒子加速過程中，微小的真空波動都可能對粒子的軌跡和能量產(chǎn)生影響，從而干擾實驗數(shù)據(jù)的可靠性。
3.低振動
盡可能降低振動能夠確保精密設(shè)備的穩(wěn)定性，顯著提高實驗數(shù)據(jù)的可重復(fù)性。粒子加速器作為一種高度精密的設(shè)備，對振動極為敏感。振動可能導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部部件的微小位移，進而影響粒子束的傳輸和聚焦，使得實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。通過減少振動，可以有效提升實驗結(jié)果的一致性和可靠性，為科學(xué)研究提供更具說服力的數(shù)據(jù)支持。
粒子加速器的應(yīng)用
IBeAM 實驗室的粒子加速器為一臺1.7 兆電子伏特的串聯(lián)加速器，廣泛應(yīng)用于離子束分析（IBA）和材料離子束改性（IBMM）等多個領(lǐng)域的實驗研究。其獨特應(yīng)用涵蓋以下方面：
3.能源領(lǐng)域元素同位素分析：利用粒子（離子）誘發(fā)伽馬射線發(fā)射（PIGE）技術(shù)，對用于能源領(lǐng)域的鋰及其他元素進行同位素分析。在能源研究中，元素的同位素組成對于理解能源材料的性能、反應(yīng)機理以及能源轉(zhuǎn)換效率等方面具有重要作用。通過精確的同位素分析，可以優(yōu)化能源材料的設(shè)計和制備，提高能源利用效率，為可持續(xù)能源的開發(fā)提供技術(shù)支撐。
旋片泵、渦旋泵還是螺桿泵？
為評估低維護粗抽泵的可行性，實驗室將油封旋片泵替換為 VACUU?PURE 10。VACUU?PURE 10的額定抽速為 10 m3/h，極限真空為 5×10?³ mbar。實驗數(shù)據(jù)表明，使用旋片泵將過渡艙從大氣壓抽至約50 毫托（0.07 毫巴）的相對前級壓力，耗時約 6 分鐘， VACUU?PURE 10 泵也能達到相近的抽氣時間。當以VACUU?PURE泵作為粗抽泵，并打開將過渡艙與分析腔隔開的閘閥時，觀察到壓力上升小于一個數(shù)量級。
曼格斯曾對以渦旋泵替代現(xiàn)有旋片泵的可能性進行過簡要考量。然而，在對市場上具有可比性的渦旋泵進行維護要求以及極限真空評估后，發(fā)現(xiàn)相較于渦旋泵，VACUU?PURE 10 泵與現(xiàn)有的旋片泵相比具有更顯著的優(yōu)勢。在明確渦旋泵在該應(yīng)用場景中的價值較為有限后，曼格斯僅將 VACUU?PURE 10 泵視為旋片泵的可行替代方案。
經(jīng)過綜合評估，曼格斯最終確定 VACUU?PURE 10 泵在提供可比泵送性能的同時，具備作為低維護粗抽泵的突出優(yōu)勢。油封旋片泵需要頻繁更換機油，且曼格斯大約每兩年就需將旋片泵送去進行大修，這一過程耗費了大量的時間和資源，嚴重限制了學(xué)生和亞利桑那州立大學(xué)行業(yè)合作伙伴使用粒子加速器開展研究的時間。
VACUU?PURE 10 的應(yīng)用完全契合亞利桑那州立大學(xué) IBeAM 實驗室在可靠性、穩(wěn)定性和低振動方面的嚴苛要求。其在性能上與傳統(tǒng)泵相當，同時無需進行機油更換，極大地提高了研究流程的效率，為學(xué)生和行業(yè)合作伙伴創(chuàng)造了更多的合作機會，有力推動了材料分析領(lǐng)域的科研工作。
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