真空类设备

2021年5月26日，第十六届国际真空展在北京国家会议中心盛大开幕，本次大会由中国真空学会与中国通用机械真空设备行业协会共同举办，展会吸引了一些仪器厂商参加。安徽皖仪展位作为一家以国际化视野、按国际化标准运营的全球分析仪器专业供应商，安徽皖仪科技股份有限公司主导产品涵盖色谱、光谱、质谱类分析仪器。本次展会，安徽皖仪携其第五代SFJ-261型氦质谱检漏仪亮相。第五代SFJ-261型氦质谱检漏仪氦质谱检漏仪是用氦气作示漏气体，以气体分析仪检测氦气而进行检漏的质谱仪。氦气的本底噪声低，分子量及粘滞系数小，因而易通过漏孔并易扩散；另外，氦系惰性气体，不腐蚀设备，故常用氦作示漏气体。将这种气体喷到接有气体分析仪（调整到仅对氦气反应的工作状态）的被检容器上，若容器有漏孔，则分析仪即有所反应，从而可知漏孔所在及漏气量大小。而安徽皖仪这款产品采用德国原装分子泵，双铱带离子源；独特的气路设计，较低的颗粒物干扰；拥有自保护功能，防止本底污染；自动抽空压力和时间设定，捡漏效率高；带有故障提示和报警功能和可选无线遥控功能。

人类的进步和生活方式的改变，与科学的发展和变革息息相关。从古代人对天文地理编制的美丽神话“盘古开天”，到21世纪好莱坞科幻大片中的“星际穿越”，人类对于广袤宇宙的向往和探索从未停止过。纵观近现代 “群星闪耀”的基础物理发展史，从牛顿，麦克斯韦到爱因斯坦，从万有引力，相对论到量子力学，超弦理论，这些重大发现和著名物理学家不断涌现，推动了现代科学的快速发展。然而，近50年的时间里，基础物理学稍显停滞，并没有出现能够与相对论、量子力学等重大理论突破相提并论的新发展。正因为此，很多拥有伟大物理梦想的科学家和研究人员在着力推动基本粒子和暗物质粒子探测研究，期待可以直达真理，不断探索宇宙的终极秘密。在“标准宇宙学模型”中，宇宙由68%的暗能量（Dark energy）、27%的暗物质（Dark matter）和5%的普通物质（matter）组成，但迄今还没有暗物质观测的直接数据。当前探测暗物质粒子主要包括三类实验方案：一是对撞机探测，通过对撞机实验来产生暗物质粒子，进而探测出来；二是间接探测，包括卫星试验和空间站实验，例如2008年美国发射的名为Fermi的γ射线探测卫星，2015年我国发射的“悟空”暗物质粒子探测卫星；三是直接探测，通过暗物质粒子与原子核作用对暗物质粒子进行探测，但由于作用信号非常微弱，很容易湮没在大量本底环境中，因此需要把探测器放在地底深处的实验室以屏蔽宇宙射线干扰。中国PandaX暗物质探测项目持续推进‍在暗物质粒子的直接探测实验领域，全球有三大最先进的研究项目实验组；中国的PandaX，美国的LUX-ZEPLIN，意大利的XENON。PandaX（熊猫计划）是“粒子和天体物理氙探测器”（Particle and Astrophysical Xenon Experiments）的英文简写，是我国开展的首个百公斤级大型暗物质实验。这些实验都是利用液氙（Xe）作为探测媒介来寻找暗物质。PandaX项目组依托于上海交通大学粒子与核物理研究所和李政道研究所，并与中国科学技术大学，北京大学，山东大学和南开大学等相关实验室直接合作。在2016年PandaX二期实验（500公斤级液氙）已经取得了世界领先的暗物质探测灵敏度。据上海交通大学低温制冷与液化研究室负责人巨永林教授表示，目前正在进行四吨级液氙探测实验PandaX-4T，将暗物质探测灵敏度向前推进了1-2个数量级。暗物质直接探测需要稳定的低温真空环境 尽管直接探测实验在全世界已经开展了约30年的时间，实验灵敏度有了巨大的提高，但是到目前为止，还没有发现令人信服的暗物质散射的信号。因此，PandaX-4T探测项目通过使用4吨液氙全面增大了灵敏度，但同时在整体实验设计上也会有很多新挑战并需要各种性能优化。考虑到探测机制原理，要探测未知的暗物质跟已知的氙原子可能产生的微弱的闪动光信号，并将其转换成电信号放大来测量，关键就是把其他已知粒子带来的信号全部排斥在外。在PandaX-4T实验项目中，包括了八个子系统：时间投影室探测系统、光电探测系统、前端电子学系统、触发和数据获取系统、气体存储和处理（又称气体纯化）系统、低温系统、精馏系统、低本底控制系统等。其中，低温制冷系统和气体纯化系统都使用了真空泵组作为必要的设备部件，来实现两个基本保障：首先是稳定的低温真空工作环境（零下95度左右），减少外界环境的漏热，将探测介质氙的温度波动控制在大概±0.1k；同时，需要先将材料表面、阀门管道和管线等烘烤加快杂质气体释放，然后抽真空处理，这样氙和极少量的残余气体流经纯化系统，此过程中会吸附气体杂质（避免杂质对后期微弱信号捕捉的干扰），保障氙的纯度。普发真空泵为客户提供高性能真空解决方案PandaX从最开始的250公斤氙的用量，到现在的PandaX-4T，即4吨有效探测量的氙，计划未来将进行30吨级暗物质探测实验，全面覆盖暗物质的参数空间。所以，系统越大就越复杂，探测设备的尺寸越大，绝缘结构和隔热结构的层数就越多，管线数量大大增加。因而对真空泵的数量或者抽速就带来很高的要求，比如理想的夹层真空度一般需要达到10-4帕。因此，实验项目组选择真空泵的主要性能参数（技术指标）就包含了极限真空度，真空泵抽速，密封性，尺寸规格等。据上海交通大学制冷与液化研究室负责人巨永林教授表示，目前PandaX实验组已经购买了10台普发真空泵（其中6台用于低温系统和液氙存储系统，4台用于精馏系统），主要有以下几个方面的原因：首先，普发真空产品的主要技术指标能够满足严苛的实验条件；其次，产品性能足够优异的基础上，价格合理；再次，普发真空的辅助测量系统使用便捷而稳定，能对持续大半年的不间断探测运行提供可靠的支持；最后，普发真空的售后服务也很完善，能够提供各种技术支持和泄露检测解决方案等等，从而有力地支持了整个PandaX项目运行。从现在到未来，普发真空不断助推暗物质探测目前，普发的真空泵Hicube300Pro和Hipace300已经在PandaX-4T实验项目中得到了成功实践。一方面，真空泵作为必要备件被部署于上海研发实验室的暗物质探测器的子系统中，配合优化和升级的需要；另一方面，普发真空泵被部署于位于世界岩石覆盖最深的四川锦屏地下实验室暗物质探测系统中，实现稳定运行。从实际探测过程看，普发真空泵基本保障了整个探测系统的低温真空环境，为确保探测的灵敏度和精度保驾护航。值得一提的，由于系统运行的特殊地理环境等因素，可靠实时地保障系统各层级的极限真空度，系统部件必须确保极低的漏率，因此PandaX-4T项目还使用了ASM 340D系列检漏仪。通过采用该设备，可以有效地监测出来细微到10-13 Pa• m3/s 的泄漏。 “在目前PandaX-4T项目的基础上，实验室还在研发30吨液氙的探测项目，希望把精度推向下一个数量级。在我们的计划中，从2025年到2035年，这一项目预计总投资将达到数十亿人民币，需要购买47吨液氙来进行暗物质探测。”对于未来的研究计划，巨永林教授满怀信心，也满怀期待，“毫无疑问，液氙的量级越高，对于低温真空环境的稳定性要求也会越高，未来对高性能真空泵的需求也是非常大的。我们希望，以普发真空为代表的企业，能为我们的基础物理研究不断提供更好的工具支持。” 关于普发真空普发真空- (Stock Exchange Symbol PFV, ISIN DE0006916604)-作为全球领先的真空技术解决方案的供应商之一。我们不仅拥有全系列的复合轴承及全磁悬浮涡轮分子泵, 同时还拥有各种旋片泵，干泵，罗茨泵，多级罗茨泵，检漏仪，真空计， 质谱仪等产品以及真空管件和系统解决方案。 从普发真空发明涡轮分子泵至今, 我们在全球分析仪器、工业、科研、半导体和前端技术领域，始终代表着创新的解决方案和高品质的产品。公司自1890年创立至今百余年始终走在世界前沿， 在全球拥有 3,400 多名员工，20 多个办事处和 10 个制造工厂。

近日，中国汽车工程学会正式发布团体标准《汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料技术条件》（T/CSAE 198－2021）。该标准由汽车轻量化技术创新战略联盟提出，苏州有色金属研究院有限公司牵头，联合中铝材料应用研究院有限公司、广东鸿图科技股份有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、中铝山西新材料有限公司、南通鸿劲金属铝业有限公司、重庆长安汽车股份有限公司、东风汽车集团有限公司等多家整车及材料企业共同研制。根据《中国汽车产业发展报告(2020)》的数据显示，2005年~2017年，我国交通行业的二氧化碳排放量始终保持稳定增长态势，占比从8%增长到10%。随着汽车保有量的增长，道路交通的碳排放增长速度较高。根据公安部统计的最新数据显示，2020年全国汽车保有量达2.81亿辆，已有70座城市的汽车保有量超过百万辆。汽车保有量的增长，导致交通行业碳排放量增长速度要远高于其他行业。相关预测显示，到2025年交通运输行业的碳排放量将在现有的基础上增加50%。2020年10月，由工信部指导编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》明确指出，我国汽车产业碳排放将于2028年左右提前达峰，至2035年，碳排放总量较峰值下降20%以上。在汽车行业，推动节能减排首要的任务之一是实现汽车的轻量化。目前我国正加快汽车轻量化进程，大力发展新能源汽车尤其是电动汽车，主要是通过车身连接件、电池托盘等结构件的铝化实现轻量化的目标。这些结构件对强度和韧性均提出了较高的要求，采用真空压铸技术和高强韧压铸铝合金制备汽车结构件越来越被主机厂接受。但是，我国目前仅有针对传统非承载压铸件的压铸铝合金材料标准，严重制约了我国汽车轻量化特别是新能源汽车的快速发展。因此，在这种背景下，汽车轻量化技术创新战略联盟提出制定汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料的团体标准，旨在通过本标准规范汽车用铝合金结构零件对压铸铝合金的整体要求，推动汽车轻量化行业的快速发展。本标准规定了汽车用高强韧类高真空压铸铝合金材料的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存和运输。在术语和定义方面，通过定义一种压铸前快速抽出型腔中的气体，使模具型腔中的真空度不超过50mbar，确保液态金属在高压作用下，以极高的速度充填模具型腔，并在一定压力作用下冷却凝固而得到铸件的成形工艺，引出高强韧类高真空压铸铝合金材料，并将其定义为抗拉强度大于180MPa，屈服强度大于120MPa，同时伸长率大于8%，且适合于高真空压铸成形的铸造铝合金材料。在技术要求方面，主要从外观质量、化学成分、力学性能、含氢量、夹渣量、断口组织、显微组织七个方面对该压铸铝合金材料进行规定，其中化学成分对合金的Si、Fe、Mn、Mg、Sr、Cu、Ti等元素进行了规定，同时对杂质的单项和杂质的总和进行了规定。在力学性能方面包括金属型铸造和高真空压铸条件下单铸试棒的室温拉伸性能、硬度、冲击韧性及疲劳性能，并给出了推荐的的热处理工艺和力学性能。在含氢量方面规定了铸锭针孔度等级和含氢量的最大值，具体包括建议铸锭针孔度等级不低于二级，合金液中含氢量不超0.2ml/100gAl。在夹渣量方面，若客户对夹渣量有要求时，应在订货单或合同中注明具体等级，并规定不应低于二级，同时利用测渣仪进行定量判定，夹渣量等级满足90s内通过的铝合金液超过2200g或者夹渣统计不超过0.15mm2/kg铝液。在试验方法方面，化学成分的试验方法按照GB/T7999-2015的规定执行。力学性能的检测方法中，拉伸性能的试验方法按GB/T 228.1-2010的试验要求的规定执行，硬度的试验方法按GB/T229-2020中的规定执行，冲击韧性的试验方法按GB/T 231.1-2018的规定执行，疲劳性能的试验方法按GB/T3075-2008的规定执行。本标准充分考虑了汽车行业用到的高强韧类铸造铝合金材料，适用于汽车薄壁结构件用高强韧真空压铸铝合金材料标准，也适用于其它高强韧类铸造铝合金的评价内容、评价方法及评价标准，可为主机厂及压铸件供应商在汽车车身结构件方面提供选材及检测要求基准，对于规范其在汽车结构件上的应用有重要的指导意义。