JPH11248280A - Cooler for cryopanel - Google Patents
Cooler for cryopanelInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空容器内のガス
を吸着するための吸着剤パネルと、該吸着剤パネルを取
り囲むように配設されるシェブロンを含んで構成され
る、クライオパネルの冷却装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cryopanel cooling system comprising an adsorbent panel for adsorbing gas in a vacuum vessel and a chevron disposed so as to surround the adsorbent panel. Related to the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子は超高真空（１０-10 torr）内を光
速で閉軌道（円、レーストラック又は対称的な軌道）を
描く。光速の電子が磁場で曲げられるとき、その接線方
向に特定の範囲の波長を持つ電磁波が放出される。これ
がシンクロトロン放射光（以下ＳＯＲ光と称する）であ
り、該ＳＯＲ光を発生する装置をＳＯＲ光源という。こ
のＳＯＲ光が物質に照射されると、物質の表面に吸着し
ているＨ2 、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 等のガスが放出される。2. Description of the Related Art Electrons describe a closed orbit (circle, race track or symmetric orbit) at the speed of light in an ultra-high vacuum (10 -10 torr). When electrons at the speed of light are bent by a magnetic field, electromagnetic waves having a specific range of wavelengths are emitted in the tangential direction. This is synchrotron radiation light (hereinafter referred to as SOR light), and a device that generates the SOR light is called an SOR light source. When the substance is irradiated with the SOR light, gases such as H 2 , H 2 O, and CO 2 adsorbed on the surface of the substance are released.
【０００３】このＳＯＲ光を使用する者にとって、ＳＯ
Ｒ光を一定の強度で長時間使用できることが重要であ
る。電子（以下ビーム）が閉じ込められた真空チャンバ
内は、ＳＯＲ光で満たされる。そのため、ビームが閉軌
道を描いている間は、大量のガスが発生している。この
ガスとビームが衝突散乱するため、ビームが減衰し、Ｓ
ＯＲ光の強度も低下する。従って、ビームが長時間閉軌
道を描くためには、超高真空が必要不可欠となる。[0003] For those who use this SOR light, SO
It is important that the R light can be used at a constant intensity for a long time. The inside of the vacuum chamber in which electrons (hereinafter, beam) are confined is filled with SOR light. Therefore, a large amount of gas is generated while the beam follows a closed orbit. Since the gas and the beam collide and scatter, the beam is attenuated and S
The intensity of the OR light also decreases. Therefore, an ultra-high vacuum is indispensable for the beam to draw a closed orbit for a long time.
【０００４】ＳＯＲ光によって大量に発生するガスを排
気するには大容量の真空ホンプが必要であり、この目的
で開発されたのが、真空容器内のガスを凝縮して真空度
を高めるクライオパネルである。このクライオパネル３
０は、図２に例示する如く、ビームダクト１４と共に、
電子線加速器を構成する真空チャンバ２０内に置かれ
る。ビームダクト１４内をまわる電子（ビーム）１０か
ら、ＳＯＲ光１２が放射される。このＳＯＲ光１２が、
ビームダンプ１８に照射されると、該ビームダンプ１８
は、いわゆる脱ガス状態となり、真空チャンバ２０内に
ガスを放出する。このガスをクライオパネル３０に吸着
することで、真空チャンバ２０内の真空度を一定に保っ
ている。図において、１６はバッフルである。A large-capacity vacuum pump is required to exhaust a large amount of gas generated by SOR light. For this purpose, a cryopanel for increasing the degree of vacuum by condensing the gas in a vacuum vessel has been developed. It is. This cryopanel 3
0 together with the beam duct 14, as illustrated in FIG.
It is placed in a vacuum chamber 20 constituting an electron beam accelerator. An SOR light 12 is emitted from an electron (beam) 10 traveling inside a beam duct 14. This SOR light 12
When irradiated on the beam dump 18, the beam dump 18
Is in a so-called degas state, and releases gas into the vacuum chamber 20. By adsorbing this gas to the cryopanel 30, the degree of vacuum in the vacuum chamber 20 is kept constant. In the figure, reference numeral 16 denotes a baffle.
【０００５】前記クライオパネル３０は、真空容器内の
ガスを吸着して真空度を高めるための、例えば小型冷凍
機によって４Ｋに冷却された吸着材（例えば活性炭）パ
ネル３２と、これを取り囲む８０Ｋのシェブロン３４
と、輻射シールドとして作用し、効率的にクライオパネ
ル３０を冷却するためのシールド板３６で構成される。The cryopanel 30 has an adsorbent (eg, activated carbon) panel 32 cooled to 4K by a small refrigerator, for example, for adsorbing gas in a vacuum vessel to increase the degree of vacuum, and an 80K surrounding the panel. Chevron 34
And a shield plate 36 that acts as a radiation shield and cools the cryopanel 30 efficiently.
【０００６】前記シェブロン３４は、外部の大容量の液
体窒素タンク（以下、単にタンクと称する）４０より、
断熱二重配管５０を介して液体窒素を供給することで冷
却されている。The chevron 34 is provided by an external large-capacity liquid nitrogen tank (hereinafter simply referred to as a tank) 40.
It is cooled by supplying liquid nitrogen through the insulated double pipe 50.
【０００７】図において、４２は、タンク４０内の圧力
が一定となるように制御するコールドエバポレータ（以
下ＣＥと称する）、４４は、タンク４０内の圧力を検出
する圧力計、５２は、前記断熱二重配管５０を通って、
前記タンク４０からシェブロン３４に供給される液体窒
素の流量を制御するための流量制御弁、５４は、前記シ
ェブロン３４から排出される液体窒素を冷却するための
熱交換器、５６は、該熱交換器５４を介して放出ライン
５８に放出される液体窒素の流量を測定する流量計であ
る。[0007] In the drawing, reference numeral 42 denotes a cold evaporator (hereinafter referred to as CE) for controlling the pressure in the tank 40 to be constant, 44 a pressure gauge for detecting the pressure in the tank 40, and 52 a heat insulating member. Through the double pipe 50,
A flow control valve for controlling the flow rate of the liquid nitrogen supplied from the tank 40 to the chevron 34, a heat exchanger 54 for cooling the liquid nitrogen discharged from the chevron 34, and a heat exchanger 56 for the heat exchange It is a flow meter for measuring the flow rate of liquid nitrogen discharged to the discharge line 58 via the device 54.
【０００８】前記ビームダンプ１８からのガス放出量は
温度に依存するため、この変動範囲は真空チャンバ２０
内の真空度に影響を与える。又、真空チャンバ２０内の
ビーム１０の寿命は、真空チャンバ２０内の真空度に依
存し、電子ビームを加速器に入射する際、微妙な真空度
の変動が入射効率に影響を与える。従って、強度が安定
したＳＯＲ光１２を供給するには、シェブロン３４の温
度を一定にし、真空度の変動を抑える必要がある。Since the amount of gas emitted from the beam dump 18 depends on the temperature, this variation range is limited to the vacuum chamber 20.
Affects the degree of vacuum inside. Further, the life of the beam 10 in the vacuum chamber 20 depends on the degree of vacuum in the vacuum chamber 20, and when the electron beam is incident on the accelerator, a slight change in the degree of vacuum affects the incidence efficiency. Therefore, in order to supply the SOR light 12 having a stable intensity, it is necessary to keep the temperature of the chevron 34 constant and suppress the fluctuation of the degree of vacuum.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】通常、前記タンク４０
内の圧力は、ＣＥ４２により一定になるように制御され
ている。該タンク４０の内圧は、常時一定圧力、例えば
４Kgf ／cm2 Ｇに設定されており、液体窒素の液面を一
定圧力で押しているかのように見える。しかし、実際に
は、液面の高さに応じた自重（水頭圧）が液面に加わ
る。又、液体窒素は、タンク４０から断熱二重配管５
０、流量制御弁５２、シェブロン３４、熱交換器５４、
流量計５６を経て外部に放出されるが、タンク４０内の
液体窒素が沸騰状態にあるため、配管を流れるガスは１
００％の液体ではなく、気体と液体の混合状態の二相気
体が流れている。タンク４０の液面が低下してくると、
断熱二重配管５０内のガス圧力が低下するため、配管を
流れるガスの温度は低下する。又、沸騰した液体を配管
内に流し込んでいるためか、実際は、配管内で圧縮・膨
脹を繰り返す周期的な変化をしている。これは、流量計
５６により流量変化が確認できている。更に、液体窒素
は、他の設備と共用することが多く、共用設備の使用、
不使用においても圧力変動の要因になる。いずれにせ
よ、これらの圧力変化がシェブロン３４の温度を不安定
にしており、真空チャンバ２０内の真空度を一定に維持
することができず、安定強度のＳＯＲ光を長時間に渡っ
て供給することができないという問題点を有していた。Normally, the tank 40
Is controlled by the CE 42 so as to be constant. The internal pressure of the tank 40 is always set to a constant pressure, for example, 4 kgf / cm 2 G, and it looks as if the liquid surface of liquid nitrogen is being pressed at a constant pressure. However, in actuality, its own weight (head pressure) according to the liquid level is applied to the liquid level. The liquid nitrogen is supplied from the tank 40 to the insulated double pipe 5.
0, flow control valve 52, chevron 34, heat exchanger 54,
The gas is discharged to the outside through the flow meter 56. However, since the liquid nitrogen in the tank 40 is in a boiling state, the gas flowing through the pipe is 1%.
Instead of the liquid of 00%, a two-phase gas in a mixed state of gas and liquid flows. When the liquid level in the tank 40 decreases,
Since the gas pressure in the adiabatic double pipe 50 decreases, the temperature of the gas flowing through the pipe decreases. In addition, the boiled liquid flows into the pipe, and in fact, the pipe periodically undergoes a cyclical change of compression and expansion. The change in the flow rate can be confirmed by the flow meter 56. In addition, liquid nitrogen is often shared with other equipment,
Even when it is not used, it causes a pressure fluctuation. In any case, these pressure changes make the temperature of the chevron 34 unstable, so that the degree of vacuum in the vacuum chamber 20 cannot be kept constant, and SOR light with stable intensity is supplied for a long time. There was a problem that it was not possible.
【００１０】従って従来は、加速器を運転するオペレー
タを特定の人間に固定したりしていたが、人員のやりく
りが大変であるだけでなく、必ずしも十分とは言えなか
った。Therefore, conventionally, the operator who operates the accelerator is fixed to a specific person. However, not only is it difficult to manage personnel, but it is not always sufficient.
【００１１】又、液体窒素を用いる冷却ラインは、いわ
ゆる「高圧ガス取締法」の適用を受けるため、設置申請
許可、日常点検、定期検査等、煩しい義務を伴うという
問題もあった。Further, since the cooling line using liquid nitrogen is subject to the so-called "high-pressure gas control law", there is also a problem that it involves cumbersome duties such as permission for installation, daily inspection, and periodic inspection.
【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、液体窒素を用いることなく、温度変
化のない冷却系で運転可能とすることを課題とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has as its object to be able to operate in a cooling system without temperature change without using liquid nitrogen.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器内の
ガスを吸着するための吸着剤パネルと、該吸着剤パネル
を取り囲むように配設されるシェブロンを含んで構成さ
れる、真空容器内の真空度を一定に保つためのクライオ
パネルの冷却装置において、前記シェブロンを冷凍機に
接続し、該シェブロンを冷凍機から供給される冷媒で冷
却することにより、前記課題を解決したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a vacuum vessel comprising: an adsorbent panel for adsorbing gas in a vacuum vessel; and a chevron disposed so as to surround the adsorbent panel. In a cryopanel cooling device for maintaining a constant degree of vacuum inside, the above problem is solved by connecting the chevron to a refrigerator and cooling the chevron with a refrigerant supplied from the refrigerator. .
【００１４】又、前記冷凍機が、冷媒を圧縮するための
コンプレッサを有し、該コンプレッサで圧縮された冷媒
の一部が、冷凍機自体の冷却に使われ、他の一部が、冷
凍機のヘッドで熱交換された後、前記シェブロンに供給
されるようにしたものである。The refrigerator has a compressor for compressing the refrigerant, a part of the refrigerant compressed by the compressor is used for cooling the refrigerator itself, and another part is used for cooling the refrigerator. After the heat is exchanged by the above head, it is supplied to the chevron.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１６】本実施形態は、図２に示したようなＳＯＲ
光源のクライオパネル３０の冷却系統において、図１に
示す如く、シェブロン３４及びシールド板３６に、冷凍
機６０を接続し、前記シェブロン３４及びシールド板３
６を該冷凍機６０から供給される冷媒、例えばヘリウム
ガスにより冷却するようにしたものである。In this embodiment, the SOR shown in FIG.
In the cooling system of the cryopanel 30 of the light source, a refrigerator 60 is connected to the chevron 34 and the shield plate 36 as shown in FIG.
6 is cooled by a refrigerant supplied from the refrigerator 60, for example, helium gas.
【００１７】前記冷凍機６０は、例えば、特公昭６３−
５３４６９に開示されたような、ギホード・マクマホン
・サイクルを行うガス駆動型のＧＭ冷凍機とされ、例え
ば直径３００ｍｍ、高さ６００ｍｍの円筒状真空容器６
２の端面に取り付けられている。該冷凍機６０の入側に
は、冷媒を圧縮するためのコンプレッサ６４が設けられ
ており、該コンプレッサ６４で圧縮された、例えば２０
kgf ／cm2 Ｇのヘリウムガスが、該冷凍機６０に供給さ
れ、該冷凍機自体が冷却される。The refrigerator 60 is, for example, disclosed in
No. 53469, a gas-driven GM refrigerator for performing a giard McMahon cycle, for example, a cylindrical vacuum vessel 6 having a diameter of 300 mm and a height of 600 mm.
2 is attached to the end face. On the inlet side of the refrigerator 60, a compressor 64 for compressing the refrigerant is provided.
Helium gas of kgf / cm 2 G is supplied to the refrigerator 60, and the refrigerator itself is cooled.
【００１８】一方、冷凍機６０の入側で分岐されたヘリ
ウムガスは、流量調整弁７２を経て、リターン側のヘリ
ウムガスと熱交換する熱交換器７４で熱交換して一次冷
却され、更に、前記冷凍機６０のヘッド６１で熱交換さ
れて二次冷却された後、前記真空容器６２の出側に設け
られたトランスファチューブ６３を経て、前記シェブロ
ン３４及びシールド板３６に供給される。On the other hand, the helium gas branched on the inlet side of the refrigerator 60 passes through the flow control valve 72 and exchanges heat with the helium gas on the return side in a heat exchanger 74 for primary cooling. After the heat is exchanged by the head 61 of the refrigerator 60 and subjected to secondary cooling, it is supplied to the chevron 34 and the shield plate 36 via a transfer tube 63 provided on the outlet side of the vacuum vessel 62.
【００１９】前記シェブロン３４及びシールド板３６を
冷却した後のヘリウムガスは、前記真空容器６２内の熱
交換器７４でヘリウムガスを一次冷却するのに使われた
後、流量計７６を通って、前記コンプレッサ６４の入側
に戻される。このコンプレッサ６４入側の圧力は、例え
ば、０．１kgf ／cm2 Ｇとされている。The helium gas after cooling the chevron 34 and the shield plate 36 is used for primary cooling of the helium gas in the heat exchanger 74 in the vacuum vessel 62, and then passes through a flow meter 76. It is returned to the inlet side of the compressor 64. The pressure at the inlet of the compressor 64 is, for example, 0.1 kgf / cm 2 G.
【００２０】なお、前記クライオパネル３０の吸着材パ
ネル３２は、別途他の小型冷凍機（図示せず）により冷
却されている。The adsorbent panel 32 of the cryopanel 30 is separately cooled by another small refrigerator (not shown).
【００２１】他の点に関しては、図２に示した従来例と
同様であるので、説明は省略する。The other points are the same as those of the conventional example shown in FIG.
【００２２】前記冷凍機６０の冷凍能力は、コンプレッ
サ６４の出力（吐出圧力）に依存する。コンプレッサ６
４の出力は、機械的な劣化や設置場所の気温変動により
変動することが考えられるが、本システムは、温度管理
された部屋の中に設置されるため、冷凍能力を変動させ
る要因は無く、シェブロン３４及びシールド板３６の温
度変動を、ほぼ０にすることができた。The refrigerating capacity of the refrigerator 60 depends on the output (discharge pressure) of the compressor 64. Compressor 6
The output of No. 4 is considered to fluctuate due to mechanical deterioration and temperature fluctuations of the installation place. However, since this system is installed in a room where temperature is controlled, there is no factor for changing the refrigerating capacity. The temperature fluctuation of the chevron 34 and the shield plate 36 could be reduced to almost zero.
【００２３】本実施形態においては、従来例のような液
体窒素のタンク４０を用いることなく、コンプレッサ６
４を用いているため、水頭圧による変動のない一定温度
のガスをシェブロン３４に供給できる。In this embodiment, the compressor 6 is used without using the liquid nitrogen tank 40 as in the conventional example.
4, the gas at a constant temperature without fluctuation due to the head pressure can be supplied to the chevron 34.
【００２４】本実施形態においては、コンプレッサを使
用したＧＭ冷凍機を用いているため、構成が簡略であ
り、シェブロンの冷却に温度的に安定なガスを供給でき
る。なお、冷凍機の種類や運転方法は、これに限定され
ない。In this embodiment, since a GM refrigerator using a compressor is used, the structure is simple, and a gas that is stable in temperature for cooling the chevron can be supplied. Note that the type and operation method of the refrigerator are not limited thereto.
【００２５】前記実施形態においては、本発明が、ＳＯ
Ｒ光源のクライオパネルに適用されていたが、本発明の
適用対象はこれに限定されず、ＳＯＲ光源以外のクライ
オパネルにも同様に適用できることは明らかである。
又、クライオパネルの吸着剤も活性炭に限定されない。In the above embodiment, the present invention relates to the SO
Although the present invention has been applied to a cryopanel having an R light source, the application of the present invention is not limited to this, and it is apparent that the present invention can be similarly applied to cryopanels other than the SOR light source.
Further, the adsorbent of the cryopanel is not limited to activated carbon.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、シェブロンの冷却に液
体窒素を用いる必要がないので、タンクや配管が不要で
あり、構成が簡略である。又、高圧ガス取締法において
は、第二種製造者扱いとなり、各都道府県に機器の届出
のみをすればよく、取り扱いが簡略である。特に、ユー
ザが高圧ガス取締法における製造保安責任者免状を取得
する必要がない。更に、小型冷凍機を採用することがで
きるので、全体のシステムが小規模ですみ、保守・点検
が容易である。又、温度変動が全くないため、電子ビー
ムを加速器に入射する際の真空度の不安定さにより、電
子ビームの入射条件が異なることがない。According to the present invention, since it is not necessary to use liquid nitrogen for cooling the chevron, no tank or piping is required, and the structure is simplified. According to the High Pressure Gas Control Law, the equipment is treated as a type 2 manufacturer, and only the equipment must be reported to each prefecture, and the handling is simple. In particular, there is no need for the user to obtain a manufacturing security officer license under the High Pressure Gas Control Law. Furthermore, since a small refrigerator can be adopted, the whole system is small in scale and maintenance and inspection are easy. Further, since there is no temperature fluctuation, the electron beam incident conditions do not differ due to instability of the degree of vacuum when the electron beam is incident on the accelerator.
【図１】本発明の実施形態の構成を示す、一部断面図を
含む管路図FIG. 1 is a pipeline diagram including a partial cross-sectional view showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】ＳＯＲ光源のクライオパネルの従来の冷却系統
を示す管路図FIG. 2 is a pipeline diagram showing a conventional cooling system for a cryopanel of an SOR light source.
１０…電子ビーム １２…ＳＯＲ光 １４…ビームダクト ３０…クライオパネル ３４…シェブロン ３６…シールド板 ６０…冷凍機 ６１…ヘッド ６２…真空容器 ６４…コンプレッサ ７４…熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electron beam 12 ... SOR light 14 ... Beam duct 30 ... Cryo panel 34 ... Chevron 36 ... Shield plate 60 ... Refrigerator 61 ... Head 62 ... Vacuum container 64 ... Compressor 74 ... Heat exchanger
Claims (2)
パネルと、該吸着剤パネルを取り囲むように配設される
シェブロンを含んで構成される、真空容器内の真空度を
一定に保つためのクライオパネルの冷却装置において、 前記シェブロンを冷凍機に接続し、 該シェブロンを冷凍機から供給される冷媒で冷却するこ
とを特徴とするクライオパネルの冷却装置。1. A degree of vacuum in a vacuum vessel, which includes an adsorbent panel for adsorbing gas in a vacuum vessel and a chevron disposed so as to surround the adsorbent panel. A cooling device for a cryopanel, wherein the chevron is connected to a refrigerator, and the chevron is cooled by a refrigerant supplied from the refrigerator.
置において、前記冷凍機が、冷媒を圧縮するためのコン
プレッサを有し、該コンプレッサで圧縮された冷媒の一
部が、冷凍機自体の冷却に使われ、他の一部が、冷凍機
のヘッドで熱交換された後、前記シェブロンに供給され
ることを特徴とするクライオパネルの冷却装置。2. The cryopanel cooling device according to claim 1, wherein the refrigerator has a compressor for compressing the refrigerant, and a part of the refrigerant compressed by the compressor is a part of the refrigerator itself. A cryopanel cooling device, which is used for cooling and another part of which is heat-exchanged by a head of a refrigerator and then supplied to the chevron.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328398A JPH11248280A (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Cooler for cryopanel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328398A JPH11248280A (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Cooler for cryopanel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248280A true JPH11248280A (en) | 1999-09-14 |
Family
ID=12938419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5328398A Pending JPH11248280A (en) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Cooler for cryopanel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248280A (en) |
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