一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵

本发明涉及气泵领域，尤其涉及一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵。

背景技术：

1、暗物质的探测在当前的国际物理中还存在很多未知领域，它的性质还不清楚，当前低本底液氙暗物质探测器在探测暗物质的灵敏度上是最领先的。而随着液氙探测器体量和精度的提高，对氙纯化系统的气泵也提出了更高的要求，需要满足高密封性和低放氡率。但目前商业隔膜气泵的高放氡率和低密封性对该类低本底实验的发展有很大的限制。国际上有一种基于永磁体的自研气泵方案，但其流速偏小，只有16slpm；还有一种升级版永磁体的自研气泵方案，气压1.9barg情况下出口氙气压力流速约为170slpm，但其放氡率偏高，约为330±60微贝克(μbq)。

2、因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，能够具备常温气体的超高密封和更低放氡，以及维护成本低等优点。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是降低永磁气泵的放氡率及维护成本。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，包括伺服电动缸和不锈钢气体主腔，其中，所述不锈钢气体主腔包括活塞腔、密封盘、进气法兰和排气法兰，所述伺服电动缸带动所述活塞腔在所述不锈钢气体主腔内运动，所述密封盘设置在所述活塞腔的上下两端，所述进气法兰和所述排气法兰设置在所述不锈钢气体主腔的上下两端，所述进气法兰内设有进气阀片，所述排气法兰内设有排气阀片。

3、进一步地，所述活塞腔内部设有内部磁体环，所述活塞腔外部设有外部磁体环，所述内部磁体环与所述外部磁体环相互吸引，所述外部磁体环与所述伺服电动缸相连。

4、进一步地，所述外部磁体环连接在轨道滑块上，所述轨道滑块可以沿导轨上下运动，所述导轨上设有限位器。

5、进一步地，所述内部磁体环和所述外部磁体环均由3层磁铁块组成，所述磁铁块上下排斥排列，所述磁铁块由铝结构支撑。

6、进一步地，所述活塞腔的上下两端还配有无氧铜盘，所述密封盘、所述无氧铜盘与所述活塞腔的外径逐级递减。

7、进一步地，所述活塞腔的上下两端还配有缓冲四氟块。

8、进一步地，所述密封盘的材料为超高分子量聚乙烯。

9、进一步地，所述进气法兰与所述排气法兰周围配有水冷却管。

10、进一步地，所述进气法兰上还设置有不锈钢填充块。

11、进一步地，所述不锈钢填充块、所述不锈钢气体主腔、所述无氧铜盘、所述活塞腔、所述进气法兰和所述排气法兰均经过了电化学抛光处理，所述不锈钢气体主腔的内壁经过了镜面抛光处理。

12、本发明提供的低放氡永磁气泵具有以下有益的技术效果：

13、1、在气泵运行过程中，活塞腔的钢体可能会与气缸壁摩擦，本发明在密封盘上配置6mm厚的无氧铜盘，当密封盘与气缸壁之间的磨损导致无氧铜盘开始接触气缸壁时，会发出异常声响，但不会破坏气缸壁，通过对摩擦声响变化的监控可以及时了解密闭的气缸内密封盘与气缸壁之间的磨损状况，给出了更换密封圈的重要工况信号。

14、2、本发明对气缸内的所有配件均进行了电化学抛光和低放氡清洁处理，对气缸内壁进行了镜面抛光处理，通过酸洗钝化和镜面抛光等方式减小了气缸内部件的放氡率，永磁气泵组装后经过专门仪器的测量，其放氡量约为88±60微贝克。

15、以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

技术特征：

1.一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，包括伺服电动缸和不锈钢气体主腔，其中，所述不锈钢气体主腔包括活塞腔、密封盘、进气法兰和排气法兰，所述伺服电动缸带动所述活塞腔在所述不锈钢气体主腔内运动，所述密封盘设置在所述活塞腔的上下两端，所述进气法兰和所述排气法兰设置在所述不锈钢气体主腔的上下两端，所述进气法兰内设有进气阀片，所述排气法兰内设有排气阀片。

2.如权利要求1所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述活塞腔内部设有内部磁体环，所述活塞腔外部设有外部磁体环，所述内部磁体环与所述外部磁体环相互吸引，所述外部磁体环与所述伺服电动缸相连。

3.如权利要求2所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述外部磁体环连接在轨道滑块上，所述轨道滑块可以沿导轨上下运动，所述导轨上设有限位器。

4.如权利要求2所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述内部磁体环和所述外部磁体环均由3层磁铁块组成，所述磁铁块上下排斥排列，所述磁铁块由铝结构支撑。

5.如权利要求1所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述活塞腔的上下两端还配有无氧铜盘，所述密封盘、所述无氧铜盘与所述活塞腔的外径逐级递减。

6.如权利要求5所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述活塞腔的上下两端还配有缓冲四氟块。

7.如权利要求1所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述密封盘的材料为超高分子量聚乙烯。

8.如权利要求1所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述进气法兰与所述排气法兰周围配有水冷却管。

9.如权利要求6所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述进气法兰上还设置有不锈钢填充块。

10.如权利要求9所述的一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，其特征在于，所述不锈钢填充块、所述不锈钢气体主腔、所述无氧铜盘、所述活塞腔、所述进气法兰和所述排气法兰均经过了电化学抛光处理，所述不锈钢气体主腔的内壁经过了镜面抛光处理。

技术总结
本发明公开了一种用于液氙暗物质探测器的低放氡永磁气泵，涉及气泵领域，包括伺服电动缸和不锈钢气体主腔，其中，所述不锈钢气体主腔包括活塞腔、密封盘、进气法兰和排气法兰，所述伺服电动缸带动所述活塞腔在所述不锈钢气体主腔内运动，所述密封盘设置在所述活塞腔的上下两端，所述进气法兰和所述排气法兰设置在所述不锈钢气体主腔的上下两端。本发明通过对密封盘和无氧铜盘的结构设计，可以及时了解密闭的气缸内密封盘与气缸壁之间的磨损状况，给出了更换密封圈的重要工况信号；同时对气缸内的所有配件进行电化学抛光和低放氡清洁处理，对气缸内壁进行镜面抛光，可以减小气缸内部件的放氡率。

技术研发人员：赵力
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15