Исследование и прогнозирование динамической плотности остаточных газов в вакуумных камерах современных ускорительно-накопительных комплексов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

На правах рукописи

005047446

КРАСНОВ Александр Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ОСТАТОЧНЫХ ГАЗОВ

В ВАКУУМНЫХ КАМЕРАХ СОВРЕМЕННЫХ УСКОРИТЕЛЬНО-НАКОПИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

01.04.20 - физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

2 О ДЕК 2012

НОВОСИБИРСК - 2012

005047446

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Анашин - кандидат технических наук, Федеральное

Вадим Васильевич государственное бюджетное учреждение науки

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Мезенцев - доктор физико-математических наук,

Николай Александрович Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск, заведующий лабораторией.

Розанов - доктор технических наук, профессор,

Леонид Николаевич Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет, г. Санкт-Петербург, профессор.

ВЕДУЩАЯ Объединённый институт ядерных исследований,

ОРГАНИЗАЦИЯ г. Дубна.

Защита диссертации состоится « » ^^/Зс^Су'/^о 2012 г.

в « /О 30у, часов на заседании диссертационного совета Д 003.016.03 Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

Адрес: 630090, г. Новосибирск,

проспект Академика Лаврентьева, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН.

Автореферат разослан «

» 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физ.-мат. наук

А.А. Иванов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Развитие ускорительной техники в сторону увеличения энергии и интенсивности пучков ускоряемых частиц всегда накладывало определенные, весьма жесткие требования на вакуумные системы ускорителей. Поэтому для решения задачи обеспечения требуемого сверхвысокого динамического вакуума в малоапертурных протяженных камерах ускорителей с жесткой фокусировкой были реализованы специальные решения. Одним из таких решений является применение встроенных магниторазрядных насосов, работающих в собственном магнитном поле накопителя. Другим решением было использование криогенных методов откачки. Интегрирование криогенной системы сверхпроводящих магнитов и вакуумной камеры распространения пучка оказалось весьма удачной, поскольку холодные стенки камеры послужили практически идеальным распределенным крио-насосом. Однако достаточно интенсивное синхротронное излучение (СИ) в адронных коллайдерах ТэВ-ного диапазона (LHC) существенным образом влияет на характер поведения плотности остаточного газа в криогенной камере. Комплексные исследования, проведенные в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ) совместно с вакуумными группами SSC и LHC, позволили определить основные особенности конструкции криогенных вакуумных камер коллайдеров. Материал экрана определяет коэффициенты десорбции газа и эмиссии электронов, что определяет газовую нагрузку и развитие электронного мультипактора в коллайдере.

В современных лептонных коллайдерах и специализированных источниках СИ, функционирующих при комнатной температуре, воздействие интенсивного СИ и электронных потоков на стенки вакуумных камер, потребовали поиска новых подходов для обеспечения высокого вакуума. Так впервые в ускорителе LEP в Швейцарии, CERN для откачки вакуумной камеры был применен неиспаряемый геттер (НЭГ) Zr84-AI16 с температурой активации 750°С. Геттерный насос в виде полоски константана шириной 30 [мм] с нанесением на нее с обеих сторон геттера, располагался внутри вакуумной камеры, обеспечивая откачку около 23 км камеры.

В процессе дальнейших исследований был найден оптимальный состав покрытия Ti(30%)-Zr(20%)-V(50%) с температурой активации 180°С. Это расширило область применения геттера на медные, и даже алюминиевые сплавы. В процессе активации поверхность геттера сильно обедняется кислородом, что ведет к значительному снижению коэффициента вторичной эмиссии электронов до 1.1 1.3. Это послужило одной из основных причин применения пленки TiZrV в «теплых» прямолинейных участках LHC общей протяженностью около 5 км.

Цель диссертационной работы

Определение интенсивности фотостимулированной десорбции крио-сорбированных молекул и уровня рассеянного СИ в конфигурации вакуумных камер дипольных магнитов LHC; прогнозирование динамического вакуума в камерах дипольных магнитов LHC в условиях комплексного воздействия СИ и электронного мультипактора; всестороннее исследование вакуумных свойств перспективного гетгерного покрытия TiZrV в присутствии СИ в широком диапазоне температур, проектирование холодных вакуумных камер LHC и секций затухателей специализированного источника СИ PETRA Ш.

Личный вклад автора

При непосредственном участии автора в ИЯФ СО РАН спроектированы и созданы экспериментальные установки для изучения различных аспектов поведения динамического давления в вакуумных камерах ускорителей, проведены экспериментальные исследования; осуществлена оптимизация геометрии вакуумных камер на основе, предложенного автором, модифицированного метода угловых коэффициентов; определены параметры холодной вакуумной камеры адронного коллайдера LHC и системы секций затухателей пучка источника СИ третьего поколения PETRA III.

Научная новизна

Впервые измерены коэффициенты фото-десорбции основных крио-сорбированных остаточных газов при облучении СИ, проведены эксперименты по измерению коэффициентов зеркального отражения и диффузного рассеяния СИ в прототипах вакуумных камер LHC. На основе модифицированного метода угловых коэффициентов проведена оптимизация геометрии криогенной вакуумной камеры LHC и рассчитана эффективность удаления молекул водорода из области распространения пучка. Показано, что возможное накопление криосорбированных молекул газов, из-за интенсивного электронного мультипактора, не приведет к значимому увеличению динамической плотности основных остаточных газов в криогенной вакуумной камере LHC. Показано, что накопление конденсата и вторичная десорбция, вызванная рассеянным СИ, могут препятствовать тренировке поверхности электронами и, следовательно, препятствовать снижению выхода вторичных электронов.

Впервые проведен расчет эффективного коэффициента вторичной эмиссии пилообразной поверхности, рассматриваемой в качестве наиболее простого и технологичного способа подавления мультипактора. Проведены эксперименты по измерению динамического давления водорода на прототипе вакуумной камеры LHC с эффективным сорбентом, предложенным в ИЯФ СО РАН.

Впервые экспериментально определены вакуумные свойства и коэффициенты фотодесорбции геттерного покрытия TiZrV в диапазоне температур 90-300 К. Показано, что с набором фотонной дозы коэффициенты фотодесорбции не изменяются. Обнаружен эффект ненасыщения покрытия при длительном облучении вакуумной камеры, когда количество десорбированного СО составило более одного молекулярного слоя. Определена эффективность активации под действием СИ. Впервые экспериментально определено динамическое давление над поверхностью геттера в присутствии СИ и отсутствии внешних средств откачки.

Научная и практическая ценность работы

Результаты диссертационной работы автора легли в основу проектирования вакуумных систем LHC, PETRA Ш, ВЭПП2000. Полученные экспериментальные данные и предложенные усовершенствования численных методов позволяют определять профиль давления в системах практически любой сложности с произвольным распределением газовой нагрузки и существенно повышают точность прогнозирования долговременной динамики плотности остаточного газа.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Эксперименты по определению коэффициентов фотодесорбции основных криосорбированных остаточных газов и по измерению потоков отраженных и диффузно рассеянных фотонов СИ в прототипах вакуумных камер LHC.

2. Применение модифицированного метода угловых коэффициентов для оптимизации геометрии криогенной вакуумной камеры LHC с целью достижения наиболее эффективного удаления молекул водорода из области распространения пучка.

3. Анализ влияния накапливаемого конденсата на динамическую плотность основных остаточных газов в криогенной вакуумной камере LHC и влияние пере-конденсации под действием СИ на тренировку поверхности электронами.

4. Расчеты эффективного коэффициента вторичной электронной эмиссии от пилообразной поверхности.

5. Эксперименты по измерению динамического давления водорода на прототипе вакуумной камеры LHC с применением углеволоконной ткани, в качестве криосорбера.

6. Экспериментальные работы по определению вакуумных свойств и коэффициентов фото-десорбции геттерного покрытия TiZrV в диапазоне температур 90 - 300 К, включающие исследования насыщения покрытия

при длительном облучении вакуумной камеры, определение эффективности активации геттера под действием СИ и определение динамического давления над поверхностью геттера TiZrV в присутствии СИ и отсутствии внешних средств откачки.

7. Проектирование вакуумной системы секций охлаждения пучка для источника СИ третьего поколения PETRA III, где в качестве распределенной откачки применено геттерное покрытие TiZrV в вакуумных камерах вигглеров.

Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертационной работы докладывались на семинаре в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН и научных конференциях по ускорителям заряженных частиц и по вакуумной технике: 6th European Vacuum Conference (EVC6), Villeurbanne (Франция, 7-10 декабря 1999); International Workshop on Performance in Improvement of Electron-Positron Collider Particle Factories, KEK, Tsukuba (Япония, 21-24 сентября 1999); Международная конференция по использованию синхротронного излучения СИ-2000 (Новосибирск, 17-21 июля 2000 г.), 8th European Particle Accelerator Conference EPAC-2002 (Париж, Франция, июнь 2002 г.); XIV Всероссийская конференция по использованию синхротронного излучения СИ-2002 (Новосибирск, 15-19 июля 2002 г.); Workshop on NEG coating, DL, ASTeC, Warrington, Cheshire, (Великобритания, 23-25 сентября 2002 г.); 8th European Vacuum Congress and 2nd National Conference of German Vacuum Society (Берлин, 23-26 июля 2003); 16th International Vacuum Congress of "IVC-16/ICS S-12/NANO-8" IUVSTA Symposium, Venice (Италия, 28 июня - 2 июля, 2004; XV Всероссийская конференция по использованию синхротронного излучения "СИ-2004" (Новосибирск, РФ, 19-23 июля 2004); 17th International Vacuum Congress IVC-17, 13th International Conference on Surface Science ICSS-13, International Conference on Nano Science and Technology ICN+T 2007, Stockholm (Швеция, 2-6 июля 2007 г.).

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, трех приложений и списка литературы из 77 наименований, изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков и 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлен краткий обзор основных достижений в науке и технике сверхвысоковакуумных систем ускорительно-накопительных комплексов. Обозначена проблематика, связанная с воздействием интенсивного ионизирующего излучения и электронных облаков на поверхность вакуумных камер. Сформулированы дели диссертационной работы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ литературы и подробно описывается актуальность темы диссертационной работы на основе существующих экспериментальные данных.

В первом параграфе обозначены требования на степень разрежения в вакуумных камерах распространения пучков в специализированных источниках СИ, лептонных и адронных коллайдерах.

Во втором параграфе рассматриваются общие уравнения молекулярного баланса в вакуумных камерах распространения пучка. Сформулирована классификация вакуумных камер ускорителей по свойствам внутренней поверхности.

В третьем параграфе рассматриваются процессы, вызванные синхро-тронным излучением в теплых камерах, на примере ВЭПП-З, Т ЕР и холодных камерах, на примере ШС. Делаются выводы, что в теплых камерах с интенсивным СИ необходимо применять распределенные средства откачки, а в холодных камерах экранировать, по крайней мере, часть крио-поверхности от СИ для обеспечения беспрепятственной сорбции молекул водорода.

В четвертом параграфе рассматриваются условия образования электронных облаков высокой плотности и их влияние на динамическую плотность остаточного газа. Формулируется проблематика долговременного прогнозирования динамики остаточного газ в условиях комплексного воздействия синхротронного излучения и электронного мультипактора на поверхность «холодных» вакуумных камер ЬНС (рис. 1):

Объемная плотность молекул остаточного газа будет определяться уровнем переотраженного и рассеянного СИ и эффективностью вторичной фотодесорбцией, увеличивающейся по мере накопления криосорбированных молекул на внутренней поверхности экрана (за исключением водорода, который удаляется через слоты и сорбируется на внешней оболочке). Для подавления зеркального отражения фотонов и, следовательно, снижения освещенности камеры, на поверхности, облучаемой прямыми фотонами СИ, нанесены пилообразные насечки.

Присутствие электронных облаков требует введения дополнительных элементов в конструкцию экрана пучка и существенно усложняет долговременной прогноз динамической плотности газа в холодной камере

ЬНС. В камерах дипольных магнитов движение электронов фактически является одномерным - вдоль силовых линий магнитного поля. Наибольшая плотность облака формируется симметрично относительно пучка (см. рис. 1). Максимально допустимый поток электронов на поверхность экрана ограничен холодильной мощностью криогенной системы для экрана пучка, составляющей около 1.1 Ватт на погонный метр. Холодильная мощность внешней оболочки, находящейся при температуре около 1.9 К, в десятки раз меньше. Поэтому, в камере установлены дополнительные экраны для электронов, защищающих внешнюю оболочку.

Внешняя о бол очка

Т=1.9К Ю=50тт

Экран пучка Т=5 ^"20К СЮ=49гпт

Трубки охлаждения

Насечки

Экран для электронов

Рис. 1. Геометрия сечения вакуумной камеры дипольных магнитов ЬНС с дополнительными экранами для электронов и насечками в области облучения прямыми фотонами СИ.

Во второй главе представлены экспериментальные результаты, полученные автором.

В первом параграфе описывается экспериментальная установка на базе ВЭПП-2М для измерения коэффициентов фотодесорбции основных крио-сорбированных остаточных газов при облучении СИ. Представлены экспериментальные результаты для Н2, СО, С02, СН4, N2 и 02. Установлено, что эффективность вторичной десорбции практически не зависит от критической энергии фотонного спектра СИ в диапазоне 45 ^ 300 эВ.

Во втором параграфе описывается экспериментальная установка на базе ВЭПП-2М для измерения коэффициента отражения и диффузного рассеяния СИ. Представлены результаты экспериментов с коротким прототипом вакуумной камеры ЬНС, где для уменьшения уровня освещенности камеры сделаны насечки на поверхности, облучаемой прямыми фотонами СИ. Показано, что применение насечек более чем в 8 раз уменьшает количество

фотоэлектронов ускоряемых полем пучка вдоль силовых линий магнитного поля в дипольных камерах ЬНС. В этом случае доля фотоэлектронов в электронном облаке становиться пренебрежимо малой

В третьем параграфе описывается экспериментальная установка на базе ВЭПП-3 для высокочувствительных измерений коэффициента десорбции в широком диапазоне температур. Представлены экспериментальные результаты для камер, покрытых геттером ШтУ. На рисунке 2 представлена характерная зависимость динамического давления водорода в центре камеры длиной 1500 мм и диаметром 24 мм в зависимости от температуры.

1Е-10-

о. о.

о £

1Е-11

1Е-12-

50 1 00 1 50 20 0 25 0 3 00

Теилпература[К]

Рис. 2. Температурная зависимость динамического давления водорода при воздействии фотонного потока СИ: 4*1016 [фотон/с] (Ее = 4.5 [кэВ]).

Существенным является тот факт, что для искусственно пассированного геттера ТйгУ происходит активация поверхности под действием фотонов. При этом сорбированные молекулы удаляются в объем геттера (так же как и при термической активации). Дня описания потока удаляемых молекул (на единицу длины камеры) введен соответствующий коэффициент:

q = -g■Г'/L,

где g - коэффициент фотонностимулированной активации (очистки поверхности) гетгера [молекул/фотон], Г - фотонный поток [фотон/с], Ь - длина камеры [м]. Знак минус отражает тот факт, что вместо десорбции происходит откачка молекул.

Решая дифференциальное уравнение Кнудсена с отрицательным распределенным потоком <у, находим выражение для квазистатического давления в центре камеры:

2 8 UK

где U - молекулярная проводимость камеры [л/с], Р2 - давление в центре [Topp], Р- давление на краях [Topp], А"=3.2Е19 - количество молекул в литровом объеме при комнатной температуре и давлении один Topp.

Наблюдение снижения давления в центре камеры под действием СИ, при непрерывной инжекции молекул СО с краев, представлено на рисунке 3.

Еремя . минуы]

Рис. 3. Наблюдение фотонно-стимулированной активации под действием СИ при непрерывной инжекции СО.

В отсутствии излучения, сорбционная емкость геттера при комнатной температуре ограничена одним молекулярным слоем. Наличие же излучения фактически продлевает время жизни геттера благодаря диссоциации молекул с последующей диффузией в объем геттера. Даже для сравнительно тонких покрытий, толщиной в доли микрона (тысячи молекулярных слоев), сорбционная емкость объема превышает сорбционную емкость поверхности в сотни раз.

Третья глава посвящена практической реализации вакуумных камер и анализу динамического вакуума.

В первом параграфе проведена оптимизация холодных вакуумный камер ШС и представлен анализ динамического вакуума в условиях комплексного воздействия СИ и электронных потоков. Показано, что накопление конденсата и потоки вторично-десорбированных молекул могут препятствовать тренировки поверхности электронами, что делает невозможным снижение коэффициента вторичной эмиссии ниже порога возникновения электронного облака высокой плотности. В качестве одного

из технологических вариантов модификации поверхности с целью подавления выхода вторичных электронов рассматривается пилообразная поверхность (Рис. 4.).

первичные электроны

| ||| втоРичные электроны

Рис. 4. Подавление выхода вторичных электронов пилообразной поверхностью с углом раствора а. Сплошная линия - без магнитного поля. Пунктирная линия - в присутствии магнитного поля.

В настоящее время пилообразная поверхность с углом раствора 20° используется в алюминиевых камерах дипольных магнитов Super В Factory (КЕК, Япония), изготавливаемых методом экструзии.

Второй параграф посвящен описанию холодной вакуумной камеры прямолинейных участков LHC, где в качестве крио-сорбера применено тканное углеволокно.

Третий параграф посвящен вопросам проектирования вакуумной системы секций затухателей PETRA III.

В заключении кратко сформулированы основные результаты диссертационной работы, выносимые на защиту.

В приложении, состоящем из трех частей, детально описываются численные методы, использованные автором для прогнозирования динамического вакуума, оптимизации геометрии вакуумных камер и обработки экспериментальных данных.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Впервые измерены коэффициенты фотодесорбции основных крио-сорбированных остаточных газов при облучении СИ.

Проведены эксперименты по измерению коэффициентов зеркального отражения и диффузного рассеяния СИ в прототипах вакуумных камер LHC.

На основе модифицированного метода угловых коэффициентов проведена оптимизация геометрии криогенной вакуумной камеры LHC и рассчитана эффективность удаления молекул водорода из области распространения пучка. Показано, что возможное накопление крио-сорбированных молекул газов из-за интенсивного электронного мультипактора, не приведет к значимому увеличению динамической плотности основных остаточных газов в криогенной вакуумной камере LHC.

Показано, что накопление конденсата и вторичная десорбция, вызванная рассеянным СИ, могут препятствовать тренировке поверхности электронами и, следовательно, препятствовать снижению выхода вторичных электронов.

Впервые проведен расчет эффективного коэффициента вторичной эмиссии пилообразной поверхности, рассматриваемой в качестве наиболее простого и технологичного способа подавления мультипактора.

Проведены эксперименты по измерению динамического давления водорода на прототипе вакуумной камеры LHC с эффективным сорбентом, предложенным в ИЯФ СО РАН. Экспериментальные данные находятся в удовлетворительном согласии с расчетами, проведенными методом угловых коэффициентов.

Впервые экспериментально определены вакуумные свойства и коэффициенты фотодесорбции геттерного покрытия TiZrV в диапазоне температур 90 - 300 К. Показано, что с набором фотонной дозы коэффициенты фотодесорбции не изменяются. Обнаружен эффект ненасыщения покрытия при длительном облучении вакуумной камеры, когда

количество десорбированного СО составило более одного молекулярного слоя. Определена эффективность активации под действием СИ. Впервые экспериментально определено динамическое давление над поверхностью геттера в присутствии СИ и отсутствии внешних средств откачки.

Проведены проектирование и запуск вакуумной системы секций затухателей пучка источника СИ третьего поколения PETRA III, где для обеспечения заданного уровня разрежения применен нераспыляемый геттер TiZrV в вакуумных камерах вигглеров.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

1. V. Baglin, I.R. Collins, J. Gômez-Goni, О. Gröbner, В. Henrist, N. Hilleret, J.-M. Laurent, M. Pivi, R. Cimino, V.V. Anashin, R.V. Dostovalov, N.V. Fedorov, O.B. Malyshev, A.A. Krasnov and E.E. Pyata. Experimental investigations of the electron cloud key parameters. // International Workshop on Performance in Improvement of Electron-Positron Collider Particle Factories, KEK, Tsukuba, Japan, 21st - 24th Sept., 1999.

2. E. Hedlund, L. Westerberg, O.B. Malyshev, M. Leandersson, C-J. Fridén, E. Edqvist, H. Kollmus, M.C. Bellachioma, H. Reich-Sprenger, A. Krasnov. A new test stand for heavy ion induced gas desorption measurements at TSL. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 586, Issue 3, 1 March 2008, p.377-381.

3. E. Hedlund, L. Westerberg, O.B. Malyshev, E. Edqvist, M. Leandersson, H. Kollmus, M.C. Bellachioma, M. Bender, A. Krämer, H. Reich-Sprenger, В. Zajec, A. Krasnov. Ar ion induced desorption yields at the energies 5 - 17.7 MeV/u. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 599, Issue 1, 1 February 2009, p.1-8.

4. E. Hedlund, O.B. Malyshev, L. Westerberg, A.A. Krasnov, A.M. Semenov, M. Leandersson, B. Zajec, H. Kollmus, M.C. Bellachioma, M. Bender, A. Krämer and H. Reich-Sprenger. Heavy-ion induced desorption of a TiZrV coated vacuum chamber bombarded with 5 MeV/u Ar8+ beam at grazing incidence. // J. Vac. Sei. Technol. A 7(1), 2009, p.139-144.

5. B.B. Анашин, P.B. Достовалов, A.A. Краснов, О.Б. Малышев, О. Гробнер, Я. Коллинз. Фотодесорбция криосорбированных газов. // Материалы ХШ Российской конференции по использованию синхротронного излучения, Новосибирск, 17-21 июля 2000 (СИ-2000), Новосибирск. ИЯФ СО РАН, 47-48.

6. V.V. Anashin, I.R. Collins, R.V. Dostovalov, N.V. Fedorov, O. Grobner, A.A. Krasnov, O.B. Malyshev and E.E. Pyata. Magnetic and electric field effects on the photoelectron emission from LHC beam screen material. // Vacuum, ISSN 0042207X, p.255-260, vol.60, N1-2, 2001.

7. O.B. Malyshev, V.V. Anashin, R.V. Dostovalov, N.V. Fedorov, A.A. Krasnov, I.R. Collins, V.L. Ruzinov. Method and setup for photodesorption measurements for a nonevaporable-getter-coated vacuum chamber. // J. Vac. Sci. Technol, A, vol. 23, N 3, May/Jun 2005 p.570-576.

8. A.A. Krasnov. Molecular pumping properties of the LHC arc beam pipe and effective secondary electron emission from Cu surface with artificial roughness. II Vacuum, vol. 73, p. 195-199 (2004).

9. B.B. Анашин, P.B. Достовалов, A.A. Краснов, И.Р. Коллинз, О.Б. Малышев. Стенд для криосорбционных исследований в конфигурации вакуумной камеры LHC. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 1, с.43-47, ноябрь 2003.

10. V.V. Anashin, R.V. Dostovalov, А.А. Krasnov, I.R. Collins and O.B. Malyshev. Vacuum performance of a beam screen with charcoal for the LHC long straight sections. // Vacuum, vol. 72, p.379-383 (2004).

11. V.V. Anashin, R.V. Dostovalov, A.A. Krasnov, I.R. Collins, O.B. Malyshev, A.A. Nikiforov, V.A. Cherepanov, Z.A. Korotaeva, A.E. Lapin, V.A. Poluboyarov. Molecular cryosorption properties of porous copper, anodized aluminum and charcoal at temperatures between 10 and 20 K. // Vacuum, vol.76, p.23-29 (2004).

12. V.V. Anashin, I.R. Collins, R.V. Dostovalov, Z.A. Korotaeva, A.A. Krasnov, O.B. Malyshev and V.A. Poluboyarov. Vacuum performance of a carbon fibre cryosorber for the LHC LSS beam screen. // Vacuum, vol. 5, p.293-299 (2004).

13. P.B. Достовалов, A.A. Краснов. Криосорбционная откачка газа в сверхпроводящих адронных коллайдерах. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, №9, с.49-53, 2005.

14. V.V. Anashin, R.V. Dostovalov, A.A. Krasnov. Summary of resent studies of cryosorbers for LHC long straight sections. // Particle Accelerator Conference "РАС 05", Knoxville, Tennessee, USA, May 16-20, 2005 // Proc. of "PAC-05", JACoW, p.791-793, October 2005.

15. B.B. Анашин, P.B. Достовалов, A.A. Краснов, B.B. Рузинов, H.B. Федоров, О.Б. Малышев, I.R. Collins. Исследование фотодесорбционных

свойств вакуумной камеры с напыленным геттером TiZrV. // XIV Всероссийская конференция по использованию синхротронного излучения "СИ-2002", Институт Ядерной Физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирск, 15-19 июля 2002.

16. I.R. Collins, V.L. Ruzinov, O.B. Malyshev, V.V. Anashin, R.V. Dostovalov, N.V. Fedorov, A.A. Krasnov. A photodesorption study of a TiZrV coated stainless steel vacuum chamber" - EPAC-2002, Paris, France, June 2002. // Proc. of EPAC-2002, p.2550-2552.

17. V.V. Anashin, A.A. Krasnov, V.L. Ruzinov, N.V. Fedorov, I.R. Collins, O.B. Malyshev. A photodesorption study of a TiZrV coated stainless steel vacuum chamber. // 9th Vacuum conference "Vacuum science and technic - 2002", Sudak, Ukraina, 18-25 September 2002.

18. 14. V.V. Anashin, A.A. Krasnov, N.V. Fedorov. A photodesorption study of a TiZrV NEG coated stainless steel vacuum chamber. // Workshop on NEG coatings and NEG coated vacuum chambers for Synchrotron radiation sources, ASTeC, Daresbury Laboratory, Warrington, UK, September 2002.

19. Y. Suetsugu, K. Kanazawa, K. Shibata, H. Hisamatsu, K. Oide, F. Takasaki, R.V. Dostovalov, A.A. Krasnov, K.V. Zolotarev, E.S. Konstantinov, V.A. Chernov, A.E. Bondar, A.N. Shmakov. First experimental and simulation study on the secondary electron and photoelectron yield of NEG materials (Ti-Zr-V) coating under intense photon irradiation. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 554, Issues 1-3, 1 December 2005 p.92-113.

20. B.B. Анашин, P.B. Достовалов, A.A. Краснов, H.B. Федоров, И.Р. Коллинз, В.Л. Рузинов, О.Б. Малышев. Исследование фотодесорб-ционных свойств вакуумной камеры с напыленным геттером TiZrV. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, №11, с.37-42, ноябрь 2003.

21. V.V. Anashin, I.R. Collins, R.V. Dostovalov, N.V. Fedorov, A.A. Krasnov, O.B. Malyshev, V.L. Ruzinov. Comparative study of photodesorption from TiZrV coated and uncoated stainless steel vacuum chamber. // Vacuum, vol.75, p.155-159 (2004).

22. V.V. Anashin, R.V. Dostovalov, A.A. Krasnov, V.L. Ruzinov. Adsorption and desorption properties of TiZrV getter film at different temperatures in the presence of Synchrotron Radiation. // Journal of Physics: Conference Series 100 (2008).

23. M. Tischer, К. Balewski, М. Seidel, L. Yongjun, A.A. Krasnov, V.S. Kuzminykh, E.B. Levichev, P.D. Vobly, K.V. Zolotarev. Status of the PETRA III Damping Wigglers. - Edinburgh 2006, EPAC, pp.3565-3567.

24. B.B. Анашин, A.A. Краснов, A.M. Семенов. Напыление геттерных покрытий в малоапертурных камерах. // Вакуумная наука и техника, материалы конференции, р.70-74,2009.

25. Е.В. Абакумова, В.В. Анашин,... A.A. Краснов и др. Вакуумная система секций охлаждения пучка PETRA III. // Вакуумная техника и технология. Том 21, №2,2011, стр.85-89.

26. В.В. Анашин, A.A. Жуков, A.A. Краснов, A.M. Семенов. Установка магнетронного напыления геттерных покрытий в малоапертурных камерах. // Приборы и техника эксперимента, 2009, №6, стр. 127-130.

27. Е. Abakumova, V. Anashin, ... A.Krasnov et al. Performance of the vacuum system for the PETRA III damping wiggler section. // Vacuum, Volume 86, Issue 7, 8 February 2012, p.822-826.

КРАСНОВ Александр Анатольевич

Исследование и прогнозирование динамической плотности остаточных газов

в вакуумных камерах современных ускорительно-накопительных комплексов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Сдано в набор 25.09.2012 г. Подписано в печать 26.09. 2012 г. Формат 60x90 1/16. Объем 1.0 печл., 0.8 уч.-изд.л.

_Тираж 100 экз. Бесплатно. Заказ № 24_

Обработано на РС и отпечатано на ротапринте ИЯФ СО РАН, Новосибирск, 630090, пр. Академика Лаврентьева, 11

Введение

Глава 1. Вопросы прогнозирования динамической плотности остаточных газов

1.1. Требования на степень разрежения

1.2. Уравнение динамической плотности и источники газовой нагрузки

1.3. Синхротронное излучение (СИ)

1.3.1. Параметры СИ

1.3.2. Фото-стимулированная десорбция

1.3.2.1. Десорбция при комнатной температуре

1.3.2.2. Десорбция при криогенных температурах

1.4. Электронные облака

Глава 2. Экспериментальные исследования взаимодействия синхротронного излучения с поверхностью

2.1. Десорбция крио-сорбированных молекул

2.2. Распределение фотоэлектронов по сечению камеры ЬНС

2.3. Исследование геттерного покрытия Т^гУ

2.3.1. Установка для фото-десорбционных исследований

2.3.2. Экспериментальные вакуумные камеры

2.3.3. Методика измерений

2.3.4. Чувствительность измерений

2.3.5. Активация геттера

2.3.6. Экспериментальные результаты

2.3.7. Эксперименты с частично непокрытой камерой

2.3.8. Фото-стимулированная активация геттера

2.3.9. Температурные зависимости вакуумных свойств TiZrV

2.3.10. Эксперимент с отключением внешней откачки

Глава 3. Практическая реализация вакуумных камер

3.1. Вакуумная камера пучка в сверхпроводящих дипольных магнитах LHC

3.1.1. Эффективность удаления молекул водорода

3.1.2. Динамическая плотность водорода

3.1.3. Динамическая плотность СО и других компонент остаточного газа

3.1.4. Тренировка поверхности экрана электронами

3.1.5. Модификация поверхности с целью подавления вторичной эмиссии электронов

3.2. Вакуумная камера пучка в сверхпроводящих квадрупольных магнитах на прямолинейных участках LHC

3.3. Вакуумные компоненты секций затухателей пучка источника СИ третьего поколения PETRA III (DESY)

Развитие ускорительной техники в сторону увеличения энергии и интенсивности пучков ускоряемых частиц всегда накладывало определенные, весьма жесткие требования на вакуумные системы ускорителей. Поэтому для решения задачи обеспечения требуемого по времени жизни сверхвысокого динамического вакуума в малоапертурных протяженных камерах ускорителей с жесткой фокусировкой были реализованы специальные решения. Одним из таких решений является применение встроенных магнито-разрядных насосов [1,2], работающих в собственном магнитном поле накопителя.

Другим решением было использование криогенных методов откачки. Интегрирование криогенной системы сверхпроводящих магнитов и вакуумной камеры распространения пучка оказалось весьма удачной, поскольку холодные стенки камеры послужили практически идеальным распределенным крио-насосом. Здесь внешние системы откачки необходимы только для предварительного удаления молекул воздуха до давлений 10"4-Ч0"5 Topp. Однако достаточно интенсивное синхротронное излучение (СИ) в адронных коллайдерах ТэВ-ного диапазона (SSC, LHC) существенным образом влияет на характер поведения плотности остаточного газа в криогенной камере. Комплексные исследования [3,4,5,6], проведенные в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ) совместно с вакуумными группами SSC и LHC, позволили определить основные особенности конструкции криогенных вакуумных камер коллайдеров. В вакуумной камере необходимо использование специальной перфорированной вставки - экрана пучка - для снижения тепловой нагрузки на криогенную систему магнитов, обусловленной энергией СИ, вторичных электронов и индуцированного тока на стенках канала пучка. Экран должен активно охлаждаться газообразным гелием, что обусловлено нестабильностью температуры экрана под действием СИ. Конструкция экрана должна удовлетворять широкому набору требований на магнитную проницаемость, электрический импеданс, аксептанс канала, технологичность изготовления, механическую прочность при квэнчах (срыве поля в сверхпроводящих магнитах), согласованное изменение линейных размеров при охлаждении и т.д. Материал экрана определяет коэффициенты десорбции газа и эмиссии электронов, что определяет газовую нагрузку и развитие электронного мультипактора в коллайдере [7,8,9,10,11].

Появление электронных облаков высокой плотности из-за развития мультипактора - явление далеко не новое [12,13]. Уже многие годы электронные облака является лимитирующим фактором на пути увеличения интенсивности сгустков положительно заряженных частиц. Изучение факторов влияющих на динамику мультипактора, поиск и применение материалов с низким выходом вторичной эмиссии являются одними из основных задач современных ускорительных технологий [14,15].

В современных лептонных коллайдерах и специализированных источниках СИ, функционирующих при комнатной температуре, воздействие интенсивного СИ и электронных потоков на стенки вакуумных камер, потребовали поиска новых подходов для обеспечения высокого вакуума. Так впервые в ускорителе LEP в Швейцарии, CERN для откачки вакуумной камеры был применен неиспаряемый геттер (НЭГ) [16]. Геттерный насос в виде полоски константана шириной 30 [мм] с нанесением на нее с обеих сторон геттера Zr84-A116, располагался внутри вакуумной камеры, обеспечивая откачку около 23 км протяженности камеры при общем периметре в 27 [км]. Данный геттер выпускается фирмой SAES и известен под маркой StlOl.

Использование геттерного насоса StlOl в дипольной вакуумной камере

LEP позволяло получить скорость откачки водорода порядка 2000 [л-с"1] на

12 метр длины и статический вакуум без пучка на уровне 2-10" [Topp], после прогрева всей системы при 150°С в течении 24 часов [17]. Однако в процессе работы ускорителя десорбция газов Н2, СН4, СО и С02 со стенок камеры под действием синхротронного излучения приводила к накоплению поверхностной плотности молекул и уменьшению скорости откачки, для N восстановления которой требовалась частая реактивация насоса.

Активация StlOl осуществлялась разогревом до 750°С в течение 45 минут пропусканием через полоску тока 95 [А]. Очевидно, что такая резистивная или «активная» реактивация требует размещения электрических вводов и изоляции, что ограничивает величину площади полоски НЭГ, которую можно разместить в данной вакуумной камере и делает конструкцию вакуумной камеры громоздкой. Несмотря на этот недостаток геттер StlOl, а впоследствии St707 (сплав Zr(70%)-V(24.6%)-Fe(5.4%), температура активации 450°С) нашли широкое применение в ускорительной технике Spring8 (Япония), PETRA II (Германия), APS (США) и др.

Принципиальный шаг на пути совершенствования геттерных насосов был сделан в группе К. Бенвеннути в CERN: нанесение геттерного покрытия контролируемого состава непосредственно на внутреннюю поверхность протяженных вакуумных камер методом магнетронного распыления (реже в тлеющем разряде). Такая процедура превращает внутреннюю поверхность вакуумной камеры из источника газа в эффективный насос, что снижает равновесное давление в вакуумных системах до неизмеримых величин при комнатной температуре [18]. Однако сборка больших электрофизических установок почти всегда подразумевает вскрытие отдельных элементов на атмосферу. Поэтому, по-прежнему, требуется последующая активация геттера. Кроме того, активация может потребоваться, если в системе существуют значимые молекулярные потоки, приводящие к пассивации поверхности геттера со временем. Необходимость процедуры активации принципиально ограничивало область применения геттеров нанесенных на внутреннюю поверхность вакуумных камер из-за высокой температуры активации.

В процессе исследования был найден оптимальный состав покрытия Ti(30%)-Zr(20%)-V(50%) с температурой активации 180°С [19]. Измерения коэффициентов прилипания для этого покрытия показали, что для водорода эта величина находится в пределах 0.006 -^-0.02 иО.4- 0.8 для СО и СОг [19], а механизм поглощения водорода носит объемный характер и сопровождается диффузией водорода в объем пленки в отличие от СО или СОг, которые остаются на поверхности.

Измерения статического давления в вакуумных камерах длиной 2 м с различными диаметрами от 34 мм до 100 мм, покрытых НЭГ TiZrV дали

13 значения ниже 10" Topp после активации покрытия при 200°С в течение 24 часов. Причем измеренное давление определялось газовыделением измерительных датчиков [20]. Кроме того высокая предельная растворимость кислорода для элементов VI В группы позволяет производить многократные вскрытия на атмосферу с последующей реактивации при температуре активации без заметного уменьшения скорости откачки. Измерения, выполненные для TiZrV, показали, что после 52 вскрытий на атмосферу скорость откачки по водороду уменьшается на 50% [19].

В процессе активации поверхность геттера сильно обедняется кислородом, что ведет к значительному снижению квантового выхода вторичных электронов до 1.1 -Ч.З [21,67]. Это послужило одной из основных причин применения пленки TiZrV в «теплых» прямолинейных участках LHC общей протяженностью около 5 [км].

Весьма успешное применение нашел NEG и в ускорителях/накопителях многозарядных ионов. Здесь основной проблемой является интенсивная десорбция молекул со стенок вакуумной камеры, вызванная бомбардировкой поверхности под малыми углами тяжелыми ионами, перезаряженными на остаточном газе. Это лавинообразный процесс, поскольку в системе организуется положительная обратная связь: перезарядка (изменение орбиты) - десорбция - увеличение вероятности перезарядки. МЮ одновременно уменьшает коэффициенты ионно-стимулированной десорбции и увеличивает скорость откачки молекул, значительно сдвигая, тем самым, порог лавинообразного увеличения давления [22,23,24,25].

В диссертацию вошли материалы работ, выполненных автором по изучению и прогнозированию динамического давления остаточных газов в вакуумных системах современных коллайдеров и источников СИ.

На защиту диссертации выносятся следующие положения:

Эксперименты по определению коэффициентов фотодесорбции основных крио-сорбированных остаточных газов и по измерению потоков отраженных и диффузно рассеянных фотонов СИ в прототипах вакуумных камер ЬНС.

Применение модифицированного метода угловых коэффициентов для оптимизации геометрии криогенной вакуумной камеры ЬНС с целью достижения наиболее эффективного удаления молекул водорода из области распространения пучка.

Анализ влияния накапливаемого конденсата на динамическую плотность основных остаточных газов в криогенной вакуумной камере ЬНС и влияние пере конденсации под действием СИ на тренировку поверхности электронами.

Расчеты эффективного коэффициента вторичной эмиссии от пилообразной поверхности.

Эксперименты по измерению динамического давления водорода на прототипе вакуумной камеры ЬНС с применением углеволоконной ткани, в качестве крио-сорбера.

Экспериментальные работы по определению вакуумных свойств и коэффициентов фото-десорбции геттерного покрытия TiZrV в диапазоне температур 90 - 300К, включающие исследования насыщения покрытия при длительном облучении вакуумной камеры, определение эффективности активации геттера под действием СИ и определение динамического давления над поверхностью геттера TiZrV в присутствии СИ и отсутствии внешних средств откачки.

Проектирование вакуумной системы секций охлаждения пучка для источника СИ третьего поколения PETRA III, где в качестве распределенной откачки применено геттерное покрытие TiZrV в вакуумных камерах вигглеров.

Основные результаты практической работы, экспериментальных и теоретических исследований, представляемые на защиту:

1. Впервые измерены коэффициенты фото-десорбции основных крио-сорбированных остаточных газов при облучении СИ.

2. Проведены эксперименты по измерению коэффициентов зеркального отражения и диффузного рассеяния СИ в прототипах вакуумных камер ЬНС.

3. На основе модифицированного метода угловых коэффициентов проведена оптимизация геометрии криогенной вакуумной камеры ЬНС и рассчитана эффективность удаления молекул водорода из области распространения пучка. Показано, что возможное накопление крио-сорбированных молекул газов, из-за интенсивного электронного мультипактора, не приведет к значимому увеличению динамической плотности основных остаточных газов в криогенной вакуумной камере ЬНС.

4. Показано, что накопление конденсата и вторичная десорбция, вызванная рассеянным СИ, могут препятствовать тренировке поверхности электронами и, следовательно, препятствовать снижению выхода вторичных электронов.

5. Впервые проведен расчет эффективного коэффициента вторичной эмиссии пилообразной поверхности, рассматриваемой в качестве наиболее простого и технологичного способа подавления мультипактора.

6. Проведены эксперименты по измерению динамического давления водорода на прототипе вакуумной камеры ЬНС с эффективным сорбентом, предложенным в ИЯФ СО РАН. Экспериментальные данные находятся в удовлетворительном согласии с расчетами проведенными методом угловых коэффициентов.

7. Впервые экспериментально определены вакуумные свойства и коэффициенты фотодесорбции геттерного покрытия Т^гУ в диапазоне температур 90 - 300К. Показано, что с набором фотонной дозы коэффициенты фотодесорбции не изменяются. Обнаружен эффект ненасыщения покрытия при длительном облучении вакуумной камеры, когда количество десорбированного СО составило более одного молекулярного слоя. Определена эффективность активации под действием СИ. Впервые экспериментально определено динамическое давление над поверхностью геттера в присутствии СИ и отсутствии внешних средств откачки.

8. Проведено проектирование и запуск вакуумной системы секций затухателей пучка источника СИ третьего поколения PETRA III, где для обеспечения заданного уровня разрежения применен нераспыляемый геттер TiZrV в вакуумных камерах вигглеров.

В заключение выражаю искреннюю благодарность своему научному руководителю Анашину Вадиму Васильевичу за непосредственное участие в проектировании экспериментальных стендов и в проведении исследований, за ценные замечания и советы, сделанные в процессе написании диссертации, а также за организацию широкого комплекса совместных научно-исследовательских работ с вакуумной группой ЦЕРН. Выражаю особую благодарность сотрудникам лаборатории 1-4 Н.А.Пимонову, Е.М.Овчарову, А.К.Щенникову за создание целого комплекса специализированного высоковакуумного оборудования. А также хочу выразить свою признательность О.Б.Малышеву за плодотворные обсуждения и планирование экспериментальных исследований, К.В.Золотареву и В.С.Кузьминых за совместную работу над проектом PETRA III.

Заключение

1. В.В.Анашин, В.Л.Ауслендер, Е.Д.Бендер и др. Система сверхвысоковакуумной откачки накопителя ВЭПП-2. Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, т. 2, 1970, Москва.

2. Под ред. Г.Л.Саксаганского: "Сверхвысокий вакуум в радиационно-физическом аппаратостроении" -М.: "Атомиздат", 1976.

3. V.Anashin, O.Derevjankin, V.Dudnikov et al. Cold Beam Tube Photodesorption and Related Experiments for the SSCL 20Tev Proton Collider. J. Vac. Sei. Technol. A12(4), Jul/Aug, 1994.

4. О.Б.Малышев: "Исследование фотодесорбционных процессов в прототипах вакуумных камер сверхпроводящих коллайдеров" диссертация кандидата физико-математических наук, ИЯФ СО РАН, 1995.

5. V.V.Anashin, R.Calder, O.Gröbner et al. Synchrotron radiation induced gas desorption from a prototype Large Hadron Collider beam screen at cryogenic temperatures. J. Vac. Sei. Technol. A 14(4), pp. 2618-2623, Jul/Aug 1996.

6. V.V.Anashin, R.V.Dostovalov, A.A.Krasnov et al. Gas Desorbtion in LHC Vacuum Chamber under Influence of Synchrotron Radiation. Particle Accelerator Conference "PAC-2001", Chicago, Illinois, USA, June, pp. 18-22 (2001).

7. O.Gröbner. Overview of the LHC vacuum system. Vacuum, vol. 60, pp. 255-260 (2001).

8. G.V.Stupakov. Photoelectrons and Multipacting in the LHC: Electron-Cloud Build-up. CERN LHC Project Report 141 (1997).

9. F.Zimmerman. A simulation study of electron-cloud instability and beam-induced multipacting in the LHC. CERN LHC Project Report 95 (1997).

10. Y.Baconnier, J.Jeanneret, A.Poncet. LHC Beam Aperture and Beam Screen Geometry. MT Division Internal Note, MT/95-11 (ESH), LHC Note 326, June 1995.

11. P.Strubin et al. LHC beam screen review. CERN LHC Project document No. LHC-VS-EM-0001, December 1999.

12. G.Budker, G.Dimov, V.Dudnikov. Experiments on production of intense proton beam by charge exchange injection method. Proceedings of International Symposium on Electron and Positron Storage Ring, France, Sakley, 1966, rep. VIII, 6.1 (1966).

13. O.Grobner. Bunch Induced Multipactoring. Proc. Xth International Conference on High Energy Accelerators, Vol. 2, Serpukhov 1977, pp. 277-282, (1977).

14. V.Baglin, I.Collins, B.Henrist et al. A summary of main experimental results concerning the secondary electron emission of copper. CERN LHC Project Report 472 (2001).

15. C.Benvenuti. A new pumping approach for the large electron positron collider (LEP). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 205, issue 3, pp. 391-401 (1983).

16. C.Benvenuti and F.Francia. Room temperature pumping characteristics of a Zr-Al nonevaporable getter for individual gases. J. Vac. Sci. Technol. A6(4), 2528, (1988).

17. C.Benvenuti, P.Chiggiato, F.Cicoira, V.Ruzinov. Decreasing surface outgassing by thin film getter coatings. Vacuum, vol. 50, p. 57 (1998),.

18. C.C.Benvenuti, P.Chiggiato, P.Costa-Pinta, A.Escudeiro, T.Santana, A.Mongelluzzo, V.Ruzinov, I.Wevers. Vacuum properties of TiZrV non-evaporablegetter films. Vacuum, vol. 60, p. 57 (2001).

19. C.Benvenuti, A.Escudeiro, V.Ruzinov. Ultimate pressure achieved in TiZrV sputter-coated vacuum chamber. Vacuum, vol. 60, p.279 (2001),.

20. B.Henrist, N.Hilleret, C.Scheuerlein, M.Taborelli. The Secondary Electron Yield of TiZr and TiZrV Non-Evaporable Getter Thin Film Coatings. Applied Surface Science Volume 172, Issues 1-2, 1 March 2001, pp. 95-102.

21. В.Л.Ауслендер, С.И.Мишнев, А.Н.Скринский. Расчетные параметры пучка в накопителе ВЭПП-2. Препринт ИЯФ, Новосибирск 1965.

22. The LHC Study Group. "The Large Hadron Collider, Conceptual Design". CERN/AC/95-05 (1995).

23. T.Kobari, H.J.Halama. Photon stimulated desorption from a vacuum chamber at the National Synchrotron Light Source. J. Vac. Sci. Technol. vol. 5 , Issue 4, pp. 2355 2358 (1987).

24. S.Ueda, M.Matsumoto, T.Kobary, T.Ikeguchi, M.Kobayashi, Y.Hori. Photodesorption from stainless steel, aluminum alloy and oxygen free copper test chamber. Vacuum, vol. 41, N 7-9, pp. 1928-1930 (1990).

25. Honry J.Halama, Conrad L.Foerster. Comparison of photodesorption yields from aluminum, stainless and Cu-plated beam tubes. Vacuum, vol. 42, N 3, pp. 185-188(1991).

26. J.Gomez-Goni, O.Grobner, A.G.Mathewson, A.Poncet. A simulation of the gas desorption in the LHC using low critical energy synchrotron radiation. CERN Report: CERN-AT-92-08-VA, 1992.

27. O.Grobner, A.G.Mathewson, P.C.Marin. Gas desorption from an OFHC copper vacuum chamber by synchrotron radiation photons. CERN Report: CERN-AT-93 -12-VA, 1993.

28. N.Ota, K.Kanazawa, M.Kobayashi, H.Ishimaru. Outgassing from aluminum surface layer induced by synchrotron radiation. J. Vac. Sci. Technol. A 14(4), 1996.

29. O.Grobner. "Engineering Limitations with Electrons" in "Frontiers of Particle Beams: Intensity Limitations". Proceedings of a Topical Course Held by Joint US-CERN School on Particle Accelerators, USA, 7-14 Nov. 1990, p.454-466.

30. И.С.Мишнев. ИЯФ CO РАН. Неопубликованные материалы.

31. F.Caspers, M.Morvillo, F.Ruggiero and J.Tan. Surface Resistence Measurements and Estimate of Beam-Induced Resistive Wall Heating of the LHC Dipole Beam Screen. LHC Project Report 307, Geneva, August 1999.

32. Л.Н.Розанов. "Вакуумная техника"-М. "Вьісшая школа", 1990.

33. G.Rumolo and F.Zimmernann. Electron cloud simulations: beam instabilities and wakefields. Phys. Rev. ST Accel. Beams 5, 121002, 2002.

34. K.Ohmi and F.Zimmermann. Head-Tail Instability Caused by Electron Clouds in Positron Storage Rings. Phys. Rev. Lett. 85, 3821, 2000.

35. K.Ohmi, F.Zimmermann, and E.Perevedentsev. Wake-field and fast head-tail instability caused by an electron cloud. Phys. Rev. E 65, 016502, 2002.

36. M.A.Furman, V.H.Chaplin. Update on electron-cloud power deposition for the Large Hadron Collider arc dipoles. Phys.Rev.ST Accel.Beams 9:034403, 2006.

37. G.Budker, G.Dimov, V.Dudnikov, V.Shamovsky. Experiments on electron compensation of proton beam in ring accelerator. Proc.VI Intern. Conf. On High energy accelerators, 1967, MIT & HU, A-104, CEAL-2000, (1967).

38. E.Benedetto, D.Schulte, F.Zimmermann, G.Rumolo. Electron cloud: operational limitations and simulations. LHC Performance Workshop, Chamonix XII, pp. 335-345.

39. R.Cimino, I.R.Collins, M.A.Furman, M.Pivi, F.Ruggiero, G.Rumolo, and F.Zimmermann. Can Low-Energy Electrons Affect High-Energy Physics Accelerators? Phys. Rev. Lett. 93, 014801, 2004.

40. R.Cimino, I.R.Collins, V.Baglin. VUV photoemission studies of candidate Large Hadron Collider vacuum chamber materials. Phisical rewiew special topics -accelerator and beams, v.2, 063201 (1999).

41. A. Mathewson. The effect of cleaning and other treatments on the vacuum properties of technological materials used in ultra-high vacuum. CERN report: CERN-LEP-V A/8 7-63.

42. Р.В.Достовалов. "Распределенная криосорбционная откачка в холодных вакуумных камерах современных коллайдеров" диссертация кандидата физико-математических наук, ИЯФ СО РАН, 2005.

43. V.Baglin. Vacuum performances estimation of the cryosorbers to be installed in the LHC LSS. AT-VAC/PS Vacuum Technical Note 04-06, EDMS No: 478338, June 2004.

44. A.A.Krasnov. Molecular pumping properties of the LHC arc beam pipe and effective secondary electron emission from Cu surface with artificial roughness. Vacuum, vol. 73, pp. 195-199 (2004).

45. B.B. Анашин, P.B. Достовалов, A.A. Краснов, И.Р. Коллинз, О.Б. Малышев. Стенд для криосорбционных исследований в конфигурации вакуумной камеры LHC. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 11, с. 43-47, ноябрь 2003.

46. V.V.Anashin, R.V.Dostovalov, A.A.Krasnov, I.R.Collins and O.B.Malyshev. Vacuum performance of a beam screen with charcoal for the LHC long straight sections. Vacuum, vol. 72, pp. 379-383 (2004).

47. V.V.Anashin, I.R.Collins, R.V.Dostovalov, Z.A.Korotaeva, A.A.Krasnov, O.B.Malyshev and V.A.Poluboyarov. Vacuum performance of a carbon fibre cryosorber for the LHC LSS beam screen. Vacuum, vol. 75, pp. 293-299 (2004).

48. Р.В.Достовалов, А.А.Краснов. Криосорбционная откачка газа в сверхпроводящих адронных коллайдерах. Поверхность. Рентгеновские,синхротронные и нейтронные исследования, № 9, с. 49-53, сентябрь 2005.

49. I.R.Collins, V.L.Ruzinov, O.B.Malyshev, V.V.Anashin, R.V.Dostovalov, N.V.Fedorov, A.A.Krasnov. A photodesorption study of a TiZrV coated stainless steel vacuum chamber" EPAC-2002, Paris, France, June 2002, Proc. of EPAC-2002, pp. 2550-2552.

50. Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, vol. 554, Issues 1-3, 1 December 2005, pp. 92-113.

51. V.V.Anashin, I.R.Collins, R.V.Dostovalov, N.V.Fedorov, A.A.Krasnov, O.B.Malyshev, V.L.Ruzinov. Comparative study of photodesorption from TiZrV coated and uncoated stainless steel vacuum chamber. Vacuum, vol. 75, pp. 155-159 (2004).

52. V.V.Anashin, R.V.Dostovalov, A.A.Krasnov, V.L.Ruzinov. Adsorption and desorption properties of TiZrV getter film at different temperatures in the presence of Synchrotron Radiation. Journal of Physics: Conference Series 100 (2008).

53. M.Tischer, K.Balewski, M.Seidel, L.Yongjun, A.A.Krasnov, V.S.Kuzminykh, E.B.Levichev, P.D.Vobly, K.V.Zolotarev. Status of the PETRA III Damping Wigglers, Edinburgh 2006, EPAC, pp. 3565-3567.

54. В.В.Анашин, А.А.Краснов, А.М.Семенов. Напыление геттерных покрытий в малоапертурных камерах. Вакуумная наука и техника, материалы конференции, pp. 70-74, 2009.

55. В.В.Анашин, А.А.Жуков, А.А.Краснов, А.М.Семенов. Установка магнетронного напыления геттерных покрытий в малоапертурных камерах.

56. R. Fox and S. J. Gurman, EXAFS and surface EXAFS from measurement of x-ray reflectivity; J. Phys. C: Solid St. Phys., 13 (1980) L249-253.

57. Г.Л.Саксаганский. "Молекулярные потоки в сложных вакуумных структурах" М.: Атомиздат, 1980. — 216 с.