超级质子-质子对撞机束屏内气体密度演化规律研究

摘要：

真空稳定性问题是粒子加速器设计中的关键问题之一,对高能量的超级质子-质子对撞机而言更是如此.质子束流在弯转区产生的同步辐射将会引起束屏壁面吸附的气体分子发生解吸和裂解,从而引发真空不稳定问题,导致束流品质和寿命的降低,甚至引起束流的崩溃.本文通过建立超级质子-质子对撞机束屏内的气体动态模型,首次计算分析了束屏内气体密度随束流运行时间的演化规律,并探究了将非蒸散型吸气剂涂层应用于束屏设计的优化方案.结果表明:H2是束屏内的主要解吸气体,其次是CO,而CO2和CH4分子密度被分子裂解所限制.束屏内最高气体密度出现在运行初期,气体密度随时间呈下降趋势.考虑到非蒸散型吸气剂涂层具有强化吸附降低解吸的特性,讨论了不锈钢镀TiZrV涂层的束屏方案,计算得到最高等效H2密度相比不锈钢镀铜降低接近两个数量级.计算结果定性地反映束流运行过程中束屏内的动态真空演化情况,可为真空系统设计提供参考.

关键词：超级质子-质子对撞机;动态真空;光子致解吸;束屏

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资助基金：国家自然科学基金青年科学基金;中央高校基本科研业务费专项资金;陕西省自然科学基金青年科学基金;中国博士后科学基金;陕西省博士后科学基金;中国核工业集团有限公司领创科研项目;国家自然科学基金;广东省基础与应用基础研究基金

在线出版日期：2021-09-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：253-262