普发真空HiPace系列涡轮分子泵

聚变反应堆对真空技术的要求 Wendelstein 7-X 主要由两个交错的环形真空容器组成。外部低温室包含用于超导线圈的隔离真空和冷却设备，而超导线圈是产生磁场所必需的。内腔室或等离子体容器用于在高真空环境中产生实际的等离子体。 操作聚变反应堆的一个重要因素是要有结实、强大可靠的真空系统。因此，所有真空元件必须通过马克斯·普朗克等离子物理研究所(IPP) 的资格审查程序，以确保其用于聚变实验的适合性。 高达 3 特斯拉的强磁场限制了 Wendelstein 7-X 内部等离子体容器中带电的等离子体粒子。等离子体容器周围的磁场如此强烈，以致有必要在距离等离子体容器 4 到 9 米处的特殊装置上安装真空设备。即使在这个距离内，磁场仍然达到 7 毫特拉斯的强度，有时甚至达到 20 毫特斯拉。这些磁场强度几乎是地球自然磁场强度的1,000 倍。 为使等离子体容器中的压力达到 10-8 百帕，不仅有必要抽空 100立方米的容器容量，而且有必要抽空从约 1,300 平方米的内表面上释放的气体负荷。而且，所使用的真空泵必须能够达到抽空聚变过程所涉及的氢、氘和氦轻型气体所需的高压缩比。另一个要求是涡轮分子泵和用于涂覆等离子体容器表面的材料之间的良好兼容性。

一台磁悬浮涡轮分子泵 HiPace 3400 MC 被选为高真空泵，以确保可以获得所需的真空、抽速和清洁度。由于可靠性高，无润滑ACG600 罗茨泵被用作前级泵。 安装了基于PLC的控制器，用于操作整体系统。所有试验步骤可以通过数据可视化进行监控，控制器可以保存测试过程中记录的所有数据。 方案优势： ■ 定制的真空解决方案 ■ 基于智能控制器，具有一系列模拟模式 ■ 干泵系统，保证最大清洁度 ■ 高抽速确保在最短时间内达到指定的真空环境 ■ 通过使用高能效的泵降低运营成本 ■ 普发真空工程师在现场对整体系统的专业调试

普发真空提供针对烘烤高真空应用的塑料或其他材料进行定制的完整系统。超高真空烘烤系统具有以下特点： 具有电抛光内表面的圆柱形不锈钢室能够通过内置的冷却盘管和制冷/加热循环器加热到所需的运转温度。室门配备了一个氟橡胶(FPM) 制成的双密封胶圈，能够在不更换密封胶圈的前提下轻松开关不锈钢室。双密封胶圈通过粗抽泵排空气体以减少渗透。 不锈钢室上的所有其它法兰都采用了 CF 法兰(ConFlat®) 以减少渗透。CF 法兰密封由金属制成，最常用的密封材料是铜。CF 法兰通过将钢刀口施加到平的铜垫片上进行密封。法兰的轴环周围使用螺丝钉。 整个不锈钢室被包围在一个特殊的兼容净室的隔热层内 (RRK 7)。尽可能表面积最小的自定义夹紧工具能够被设计成不同的组件形状。为了测量高达 5 · 10-9 mbar 的压力，使用了一个冷阴极测头和一个 Pirani 元件 (PKR 261) 进行测量。 通过 HiPace 系列涡轮分子泵或 HiPace M 系列磁悬浮涡轮分子泵可以形成高真空，涡轮分子泵利用一个超高真空闸阀安装在不锈钢室上。在这一应用中可以在 ACP 系列的隔膜泵和多级罗茨泵之中选择一种作为干式前级泵。

世界上最大的仿星器类型实验核聚变反应装置“Wendelstein 7-X”自2015 年 12 月开始已在德国格利夫斯瓦尔德的马克斯·普朗克等离子体物理研究所 (IPP) 投入使用。该反应装置用于进行产生氢等离子体的实验，适合于核聚变发电站的连续运行。从长远来看，核聚变产生的能量被看作一种清洁的替代发电方式。Wendelstein 7-X有助于研究仿星器原理可用于发电站的范围。在 2016 年 3 月底完成第一个运行阶段后，反应装置正在升级并准备进行第二批次的系列实验。真空技术是反应装置的基本组成部分：实验只能在超高真空条件下进行。普发真空在反应装置真空系统的设计、实施和运行上已经与格利夫斯瓦尔德 IPP 的科学家们密切合作多年。 2016 年 8 月，普发真空项目团队和普发真空股份有限公司管理层成员 Ulrich von Hülsen 博士参观了格利夫斯瓦尔德的实验聚变反应装置。在参观期间，团队询问了第一个运行阶段的进展情况、普发真空产品的使用情况以及第二阶段的需求。

普发真空的真空技术用于 LIGO 这项实验，亦即在地球上证实引力波的存在，需要真空技术。为了保证功能正常，激光的两条光路不得受到扰动影响。因此，激光束和光学镜面放置在超高真空系统中。为了保证该系统的质量和可靠性，从而使实验能够顺利完成，需要进行长达十年的准备。作为准备工作的一部分，在世界各地的物理研究所为准备引力波实验而进行了深入的基础研究。 普发真空为许多这样的基础实验提供了真空设备。LIGO 探测器中的真空也是由普发真空的分析系统监控的。普发真空的 HiPace 涡轮分子泵及大量质谱仪被用于保障质量和检测泄漏，以对巨型光束管道的烘烤进行诊断。这些设备用于保持管道系统中的必需的真空条件，为成功进行实验提供必要的环境条件。

普发真空解决方案的优势一览： HiPace 30 涡轮分子泵 ■ 市场上最小的大功率涡轮分子泵 ■ 易于集成到小型分析系统中 ■ 低重量，非常适合移动使用 ■ 较长的保养间隔保证了较长的寿命周期 HiPace 300 涡轮分子泵 ■ 特别适用于高真空和超高真空应用 ■ 非常高的压缩率，尤其适用于小分子气体 ■ 与隔膜泵结合使用也能实现最好的结果 ■ 间歇式运行可以节省超过 90％ 的能量，而不会损失任何动力 SplitFlow™ 涡轮分子泵 ■ 由于结构紧凑，所以需要最小的空间 ■ 对所有气体均具有高抽速和最大压缩比 ■ 通过监控所有运行数据来最大限度地提高运行可靠性 DuoLine 旋片泵 ■ 可选的免维护磁耦合可实现更长的使用寿命 ■ 优化的泵冷却增加了使用寿命和应用范围 ■ 通过液压控制的高真空安全阀实现高运行可靠性 ■ 由于占地面积小且真空连接布置经过优化，可轻松地进行系统集成 MVP 隔膜泵 ■ 绝对干燥的无油真空 ■ 低振动和低噪音水平 ■ 紧凑型设计 ■ 运行可靠性高，隔膜寿命长 ?■ 隔膜和阀门更换方便，从而使维护很方便

MIT 的普发真空解决方案一览： 隔膜泵 在 MIT，隔膜泵用作涡轮分子泵的前级泵。由于其紧凑性，普发真空的隔膜泵是集成到系统中的最佳选择。该产品优势明显： ■ 绝对干燥的无油真空 ■ 隔膜使用寿命长 ■ 低振动和低噪音水平 ■ 高操作可靠性 ■ 易于维护，因为膜和阀门更换简单 ■ 由于使用了双电压电机或直流驱动器，可在全球范围内使用 涡轮分子泵 普发真空的涡轮分子泵在 MIT 产生所需的超高真空条件。凭借其高性能和可靠性以及极好的经济性和效率，它们是满足离子束机器要求的最佳解决办法。其优势包括： ■ 经验证的轴承系统实现了高可靠性 ■ 设计、技术组件和泵速度等级的差异实现了灵活性 ■ 高度发达的泵设计实现了高压缩性能和高效率 ■ 低能耗 ■ 很长的保养间隔周期 质谱仪 在 MIT，普发真空的 PrismaPlus 质谱仪用于在真空系统中进行残余气体分析。高灵敏度、稳定性和智能处理的结合使 PrismaPlus成为最佳解决方案。优势一览： ■ 模块化设计实现了最佳适应性 ■ 紧凑的尺寸和高性能 ■ 通过各种接口实现了方便的系统集成 ■ 通过以太网联网 ■ 高测量速度、稳定性和分辨率 测量设备 MIT 使用普发真空的 ActiveLine 和 DigiLine 高精度真空计测量仪器。它们具有模拟和数字两种输出。它们非常适合离子束系统的要求，并具有许多优势： ■ 磁性杂散场最小 ■ 轻松集成 ■ 耐用且易于维护