CN220545185U - 一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，包括真空盒，所述真空盒上下两端焊接有对称的连接法兰盘，所述连接法兰盘上设置有束流口，通过束流口可以进行回旋加速器的质子束流引入，所述真空盒上下均安装有温度报警器，所述温度报警器设置的报警温度为100℃，所述真空盒另一侧设置有冷却管组件，通过冷却管组件进行水冷处理，其优点在于利用水冷以及风冷双重冷却，可以稳定控制用于芯片辐照扫描磁铁内侧真空盒的温度，避免真空盒因高温而发生熔化，结构简单、加工成本低、即时响应、高效散热。

Description

一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构

技术领域

本实用新型属于晶圆质子辐照扫描磁体技术领域，更具体地说，特别涉及一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构。

背景技术

真空管道用于输运从回旋加速器引出的质子束流，束流在偏转磁铁的作用下到达辐照终端设备，并对芯片进行辐照。位于扫描磁铁内部的真空管道一般设计成方形，故被称为真空盒。

扫描磁铁内的真空盒一般采用不锈钢材料，因此磁致耗散会引起其发热。扫描铁在300A，35Hz条件下运行10分钟后，真空盒最高温度可达到243℃。而在芯片辐照过程中，一般需要连续运行几小时，故必须对真空盒进行改造以避免其发生熔化。

目前已有的一个解决办法是采用耐热性更好的镍基合金材料制造真空盒。但是这种方式存在的问题是：真空盒周围设备长期工作在1000℃以上的高温条件下，会导致机械性能下降，寿命大大缩短的问题。

因此，研究晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却至关重要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，包括真空盒，所述真空盒上下两端焊接有对称的连接法兰盘，所述连接法兰盘上设置有束流口，通过束流口可以进行回旋加速器的质子束流引入，所述真空盒上下均安装有温度报警器，所述温度报警器设置的报警温度为100℃，所述真空盒另一侧设置有冷却管组件，通过冷却管组件进行水冷处理。

优选的，所述真空盒采用方形管件，所述真空盒采用不锈钢材料。

优选的，所述真空盒一侧焊接有多块导流板，所述多块导流板呈线性阵列，所述多块导流板上安装有多个散热器，通过多个散热器可以对真空盒表面进行风冷。

优选的，所述冷却管组件包括进水管，所述进水管焊接密封在真空盒右侧壁，所述进水管顶部设置有进水口，所述进水口内为内丝螺纹，所述进水管一侧设置有出水管，所述出水管安装在真空盒左侧壁，所述出水管顶端设置有出水口，所述出水口内为内丝螺纹，所述进水管与出水管通过过渡管密封连接，所述过渡管呈U型，且焊接在真空盒侧壁。

优选的，所述进水管、出水管以及过渡管的横截面均为18mm*6mm的矩形，且均采用不锈钢材质制作。

优选的，所述进水管与出水管一侧均设置有转接口，所述转接口内密封安装有温度计，所述温度计采用双金属温度计。

本实用新型提供了一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，具备以下有益效果：

该一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，通过设置进水管、过渡管以及出水管，可以对真空盒进行全方位的包裹冷却，大大提高了冷却面积，加速冷却，且设置的温度计可以检测冷却水的温度，从而进行有效的流量调节，提高冷却效率，利用温度报警器可以实时检测真空盒的表面温度，从而在散热器以及导流板的作用下，及时进行风冷作业，进一步冷却真空盒，快速降低其表面温度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的正视图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型的剖视图。

图中：1、连接法兰盘；101、束流口；2、真空盒；3、进水管；301、进水口；4、出水管；401、出水口；5、温度计；6、过渡管；601、转接口；7、导流板；8、散热器；9、温度报警器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，包括真空盒2，真空盒2采用方形管件，真空盒2采用不锈钢材料，耐热性更好，真空盒2用于输运从回旋加速器引出的质子束流，束流在偏转磁铁的作用下到达辐照终端设备，并对芯片进行辐照，真空盒2上下两端焊接有对称的连接法兰盘1，连接法兰盘1上设置有束流口101，通过束流口101可以进行回旋加速器的质子束流引入，真空盒2一侧焊接有多块导流板7，多块导流板7呈线性阵列，多块导流板7上安装有多个散热器8，通过多个散热器8可以对真空盒2表面进行风冷，利用导流板7进行风向流动，进行表面的快速降温，真空盒2上下均安装有温度报警器9，温度报警器9设置的报警温度为100℃，当真空盒2表面温度超过设置数值后，立即报警，从而进行自动散热降温，真空盒2另一侧设置有冷却管组件，通过冷却管组件进行水冷处理，真空盒2的热量直接被冷却水带走，结构简单可靠，加工成本低，响应速度快，能有效降低真空盒2的工作温度。

冷却管组件包括进水管3，进水管3焊接密封在真空盒2右侧壁，进水管3顶部设置有进水口301，进水口301内为内丝螺纹，可以连接外接管路进行进水作业，进水管3一侧设置有出水管4，出水管4安装在真空盒2左侧壁，出水管4顶端设置有出水口401，出水口401内为内丝螺纹，用于连接外接管路进行出水作业，进水管3与出水管4通过过渡管6密封连接，过渡管6呈U型，且焊接在真空盒2侧壁，焊后进行了长期水压测试，水压大于8bar，流通正常且无漏水现象，进水管3、出水管4以及过渡管6的横截面均为18mm*6mm的矩形，且均采用不锈钢材质制作，通过进水管3、过渡管6以及出水管4的冷却水流动，可以将真空盒2进行包裹式冷却，大大提高了冷却面积，实现快速冷却，从而达到真空盒2的持续冷却恒温，保障了芯片辐照设备的安全高效运行。

进水管3与出水管4一侧均设置有转接口601，转接口601内密封安装有温度计5，温度计5采用双金属温度计5，双金属温度计5的检测灵敏度高，快速精确，可以检测冷却水的实时温度，从而进行调节冷却水的流量。

本实施例的具体使用方式与作用：通过连接法兰盘1将整体连接在设备上，扫描铁功率300A，40Hz，冷却水流量为7L/min时，真空盒2内部最高温度变化如表1所示，可以看出，半个小时后，真空盒2的温度已经达到稳定，最高温度为77℃。连续运行2小时，真空盒2温度都低于80℃。说明在真空盒2外焊接水冷管道起到了很好的冷却效果，通过温度报警器9进行检测，若真空盒2表面温度超过预设值后，立即报警，散热器8开始进行风冷处理，同时开始进行引入冷却水，在过渡管6内进行流动吸热冷却，从而进一步保证真空管的表面温度恒定在标准温度下，保障了芯片辐照设备的安全高效运行，利用温度计5进行检测冷却水的温度，必要时进行流量调节，提高冷却效果。

表1真空盒温度记录表

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，包括真空盒(2)，其特征在于：所述真空盒(2)上下两端焊接有对称的连接法兰盘(1)，所述连接法兰盘(1)上设置有束流口(101)，通过束流口(101)可以进行回旋加速器的质子束流引入，所述真空盒(2)上下均安装有温度报警器(9)，所述温度报警器(9)设置的报警温度为100℃，所述真空盒(2)另一侧设置有冷却管组件，通过冷却管组件进行水冷处理。

2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，其特征在于：所述真空盒(2)采用方形管件，所述真空盒(2)采用不锈钢材料。

3.根据权利要求1所述的一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，其特征在于：所述真空盒(2)一侧焊接有多块导流板(7)，所述多块导流板(7)呈线性阵列，所述多块导流板(7)上安装有多个散热器(8)，通过多个散热器(8)可以对真空盒(2)表面进行风冷。

4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，其特征在于：所述冷却管组件包括进水管(3)，所述进水管(3)焊接密封在真空盒(2)右侧壁，所述进水管(3)顶部设置有进水口(301)，所述进水口(301)内为内丝螺纹，所述进水管(3)一侧设置有出水管(4)，所述出水管(4)安装在真空盒(2)左侧壁，所述出水管(4)顶端设置有出水口(401)，所述出水口(401)内为内丝螺纹，所述进水管(3)与出水管(4)通过过渡管(6)密封连接，所述过渡管(6)呈U型，且焊接在真空盒(2)侧壁。

5.根据权利要求4所述的一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，其特征在于：所述进水管(3)、出水管(4)以及过渡管(6)的横截面均为18mm*6mm的矩形，且均采用不锈钢材质制作。

6.根据权利要求4所述的一种用于晶圆质子辐照扫描磁体内侧真空盒的冷却结构，其特征在于：所述进水管(3)与出水管(4)一侧均设置有转接口(601)，所述转接口(601)内密封安装有温度计(5)，所述温度计(5)采用双金属温度计(5)。