ECR2:n suihkulinjan ja HIISIn tyhjiöpumppujen suojaus HIISIn hajamagneettikentältä

Abstract

Tässä työssä suunniteltiin HIISIn tyhjiöpumpuille ja ECR2:n injektiolinjalle magneettiset suojaukset HIISIn kelojen synnyttämältä magneettikentältä. HIISIn aiheuttaman magneettikentän suuruutta ja suuntaa tutkittiin simulaatioiden ja mittausten avulla suojattavissa paikoissa. Tyhjiöpumppujen valmistajat ovat ilmoittaneet kunkin pumpun kestämät maksimimagneettivuot radiaalisesti sekä aksiaalisesti. Tyhjiöpumpuille suunniteltiin ferromagneettiset suojat, jotka pienentävät HIISIn hajakenttää tyhjiöpumppujen kohdalla riittävästi, jotta pumput eivät ole vaarassa vaurioitua HIISIä käytettäessä. Suojiksi valittiin toisesta päästä suljetut putket, jotka koostuvat matalahiilipitoisesta rakenneteräslevystä, Fe 37 B. Suojan dimensiot ja suojateräksen paksuudet räätälöitiin jokaiselle suojattavalle tyhjiöpumpulle erikseen. Jokaiselle pumpulle valittiin teräslevyn paksuudeksi 3 mm. Tämän tekstin kirjoittamisen aikana tyhjiöpumppujen suojat on valmistettu ja ne ovat käytössä onnistuneesti. ECR2:n ionisuihkun herkkyyttä HIISIn magneettikentälle injektiolinjalla tutkittiin ionioptiikkasimulaatioiden ja mittausten avulla. Suihkulinjalle suunniteltiin ferromagneettinen suojaus, joka pienentää HIISIn hajakenttää suihkulinjan kohdalla riittävästi, jotta ECR2:n ionisuihku ei häiriinny HIISIn magneettikentän muutoksista liikaa. Suihkulinjan pöydän päällä oleva osa päätettiin suojata U:n mallisella kourulla, joka lepää teräksisen pöytälevyn päällä ja koostuu matalahiilipitoisesta rakenneteräslevystä, Fe 37 B. Kourusuojan tehokkuutta simuloitiin ja siitä päätettiin tehdä kaksikerroksinen. Molempien kerrosten teräslevyjen paksuuksiksi valittiin 3 mm. Tämän tekstin kirjoittamisen aikana suihkulinjan suojauksen valmistaminen on vielä kesken.

In this thesis, magnetic shieldings from the stray magnetic field of the HIISI ion source were designed for the vacuum pumps of HIISI, and the ion beam injection line of the ECR2 ion source. The magnitude and direction of the magnetic field induced by HIISI in the to-be-shielded locations was studied with simulations and measurements. Ferromagnetic shieldings for the vacuum pumps of HIISI were designed, that should reduce the HIISI stray field sufficiently, according to the maximal axial and radial magnetic fluxes listed by the manufacturers of the vacuum pumps. The shielded vacuum pumps should be able to operate safely while HIISI is in use. The shields were chosen to be simple tubes that are capped from one end. The shielding material was chosen to be low-carbon steel Fe 37 B. The dimensions and steel thicknesses were tailored for each pump’s shielding individually. The steel sheet thicknesses were chosen to be 3 mm for each of the vacuum pump shields. At the time of writing this text, the shields for the vacuum pumps have been constructed, installed and used succesfully. The sensitivity of the ECR2’s ion beam from the stray field of HIISI was studied using ion optics simulations and measurements. Ferromagnetic shielding was designed for the ion beam line that should reduce the HIISI stray field on the ion beam line sufficiently, so that the disturbance on the ion beam caused by changes in the HIISI stray field is limited to acceptable amounts. The part of the ion beam line that resides on a table was chosen to be shielded with a U-shaped trough that rests on a steel table, and is made of low-carbon steel Fe 37 B. The trough-shaped shield’s efficiency was simulated, and it was chosen to be two-layered. The thickness of both layers was chosen to be 3 mm. At the time of writing this text, the construction of the shielding of the ion beam line is still ongoing.