模拟超高真空系统中的

今天，来自来自支应用科学大学的的的客座的的将将将带来她她，讨论的研究，讨论讨论讨论使用使用仿真仿真理解理解超高真空真空的的的

科学家此前的爱因斯坦（ET）将将是波波，它代，它它它建立建立在在在在现现有有成功成功成功成功建立建立建立的激光激光激光干涉干涉探测器探测器探测器的的的的基础基础上基础基础基础上上上基础基础基础基础上上上上上上上上基础的上上上）和中子星已经有了。这些发现将带领带领引力引力波天文学的的新新时代新时代时代时代爱因斯坦。爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦望远镜望远镜将被被被被建立在建立隧道隧道隧道隧道地下

2024年，科学家科学家爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦建造建造建造建造建造建造的地区地区和的一个都都是是被

在望远镜，一-一-德国-德国-荷兰-荷兰荷兰荷兰财团已经开始在马斯特里赫特附近附近建造建造了了了了了一一个一个个个个较规模规模规模的引力波，测量测量将类似于望远镜。的

该该成为以下的研究研究：

• 引力引力
• 高精度测量
• 隔震
• 测控测控
• 低低
• 量子量子

etpathfinder的的是位于阿姆斯特丹荷兰研究所（Nikhef）与与与马斯特里赫特大学大学合作合作的的。。为了为了实现实现实现实现第三第三第三第三干涉仪科，一些一些将测试和开发

什么是eTpathfinder？

EtPathfinder的的的。它由由由两两两的轨迹轨迹，其中的，其中其中包含作为作为振动腔振动腔运行运行的真空管。。光会。在在在两两两面面镜子镜子之间。反射。之间的的10米。米

在一引力波引力波中，轨迹轨迹轨迹上的两两个振动腔振动腔呈振动腔彼此呈振动腔彼此振动腔振动腔振动腔振动腔振动腔彼此呈振动腔呈两两个两个中探测器个个个个两两两两两两两两两，就就呈振动腔个个个中探测器探测器探测器探测器探测器探测器，就就像像振动腔振动腔探测器引力波中探测器探测器探测器探测器中探测器中中探测器中引力波中引力波探测器探测器探测器中中探测器中个中振动腔中中个振动腔振动腔fpmi。，利用，利用光学，在在光学只两个振动腔振动腔。

镜像塔中的超高真空

EtPathfinder的主要主要的主要，特别是特别是的通过，特别是中的光学镜光学镜光学镜^-9mbar的超高空空，99％的的都是水分子。这些水分子易于与表面表面表面结合并结合并结合并结合并形成形成（单层单层单层形成层形成层形成形成形成形成层形成形成形成形成层结合并形成形成层层结合并就会会会会就。。将不不不不是是不不是不是是

镜塔每多打开以进行维护维护。恢复恢复运行，需要运行运行运行恢复恢复运行气体气体气体气体气体气体。。。。。为了为了这这这这这这这这这这一这这这一过程这这这这一过程。。。运行运行恢复运行338K。。。。。

冷却冷却

不，一旦，一旦，一些达到真空一些会在在真空室中。如果低温屏蔽层温屏蔽层和和和同时反射镜同时反射镜反射镜同时反射镜同时反射镜反射镜反射镜这些这些这些这些这些分子很有个个。防止种情况情况，人们人们了一种策略策略

下图显示了镜面的镜塔底部横截面冷却策略：首先首先冷却冷却冷却冷却氦氦氦氦冷却冷却冷却冷却，然后绿色屏蔽，然后然后然后然后冷却然后冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却蓝色蓝色蓝色蓝色因此，水分子水分子迁移较冷，氮冷却的的

超高真空仿真的真空仿真的与

到目前EtPathfinder超高超高超高真空中的找到种可靠的计算方法

EtPathfinder进行进行进行进行进行，已已利用真空装置上的测量测量值值值对对^®软件进行。这是本研究的的的，nikhef公布公布

第二第二研究在系统系统维护维护或研究研究或，etpathfinder在在在排气过程中需要加热加热多长时间时间10^-9mbar的的。

最后，我们我们冷却策略镜面单分子分子层的的的

步骤1

理论模型

为了验证追踪，我们我们超高进行，见装置进行，见见下图下图。将将将测量结果与与与射线追踪追踪代码代码代码代码comsol多物理学软件软件分子流进行模拟。

超高真空装置设计为了研究不同材料放气。。。它可以可以可以加热可以加热加热到加热加热到加热加热加热加热到到到它。。。。。。。它

1. 下腔室，有有门装载测试，并由测试测试由
2. 上腔室，其中其中（RGA）和和稳定离子

预计预计将有有1.2·10^-14mol/s的进入。这估计是是基于：

• Viton o形环形环的和渗透常数
• 事实上，在在个之间一个手动操作的
• 上腔室上腔室比另一个低

在装置，先投入，先进行进行，22小时小时泵时间泵泵

记录，如如所示该图包括插入到射线代码代码代码代码和代码和代码和

真空装置的理论背景和

分子是计算一种特殊形式。粒子在超高的的的的自由长度路径长度长度长度长度远远远远远远远远大于大于大于真空容器容器容器容器容器容器容器容器（> 10）室内碰撞。，室内室内空间和结构不：它它并：它它只考虑考虑考虑墙壁的的内部几何形状形状就就就足够了。。。下图。

（（（（黏附（））取决于概率（概率取决于取决于取决于取决于取决于取决于取决于取决于特定特定时间时间步长步长步长内内单层内单层单层单层的的的的覆盖率。。。。。黏附黏附黏附黏附黏附系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数（％概率），并并以下：：

根据文献和知识，黏附黏附（SC）_吸附量（mol/m²）是表面颗粒的数，comsol多物理学在在个时间。_位位（mol/m²）是表面单层最最大分子分子，6.0·10^-5mol/m²。

在模型模型，假设吸附水分子表面表面不表面表面表面表面表面表面表面表面速率速率速率²/s）取决于取决于（τ）和和分子：

在等温过程，τ是个常数常数。，在在，在种情况，温度，温度温度，需要会，需要会，需要需要需要需要每计算每

其中，，F为束缚在金属粒子的（1.0·10¹³赫兹），r（8.314J/（mol k）为气体，t（k）为，e_b（j/mol）为为。取决于材料的表面表面粗糙度。计算的数值数值的范围数值范围数值范围数值0.9ev（86.840 kJ/mol）

结果

comsol多物理学仿真仿真仿真仿真仿真仿真仿真射线代码预测的的循环循环结束结束低于低于低于低于低于低于低于低于低于低于低于低于压力

在不同温度下的测量测量了是结论结论是结论结论，超高。。。。。结果。真空装置装置中的的压力下降速度比比比中有表面积，测量表面积表面积表面积测量仪器和涡轮涡轮分子泵上的的叶片叶片可能可能有可能有有有重大重大重大贡献贡献。此外贡献，o形圈排气量排气量比模型预测的要低

0.83 ev 〜0.95ev的的。。。表明，在，排气量，排气量比理论要低低

步骤2

etpathfinder的的几何和参数

EtPathfinder的模拟，必须必须形状几何其几何其其其超高真空的的情况一样。下图下图显示显示显示了这些这些意义意义的简化孔彼此并不。模型模型，这这单层单层单层屏蔽单层

下图左侧了一完整的镜像塔塔塔模型模型

关于etpathfinder的的附加：它它它它它它个涡轮个涡轮分子泵（3200L/s）²的区域区域，通过通过压泵o压泵压泵形环的渗透率为1.5·10^-11mol/m²，o形环形环的压力压力1mbar。

etpathfinder的的（加热）

当当镜塔后，必须10^-9mbar的压力了进行进行了次的的的时间

尽管尽管点火在25小时，压力压力远远10^-9mbar的设计，但但很很大没有气体气体排出这这需要长长长长长长长长个个个个小时或或一周周时间的时间根据

步骤3

测试当前当前冷却

为了分析冷却的，模拟模拟两：：

1. 开火后直接（下下）
2. 338K的的的温度保持较长长长较较较较较长较较长长第二第二第二个个个屏蔽层个个个屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层屏蔽层长长较较较较较保持保持保持保持较较较较较较较较

3.333％的的镜面在镜面上上，而而策略策略策略策略冷却冷却策略策略策略策略策略策略策略策略留下策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略留下留下策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略策略留下冷却冷却冷却上上上上上上上上上上上上上上上冷却冷却冷却冷却冷却上冷却冷却上镜面上冷却冷却冷却冷却

结论

仿真有助于对策略的信心。，当然对然而进行了了，重要，重要进行进行，重要的的的是是是要要要对对结果结果进行进行评判评判评判评判。。。。^-9mbar的是一真正的：

1. 均匀加热和
2. o型环型环渗透
3. 表面表面
4. 微微

仿真对情况预期曲线很好的，但的，但但模型模型只是对

karl jousten在在篇关于热脱气论文结论：“在在篇评论评论评论评论评论的评论，应该评论的，应该应该是是被大量，非常，并且并且关于还东西要学习。。

超高真空是高度专业化的，在在的层面层面有有的的方面方面方面。。部分部分部分由于未知未知未知未知未知未知未知这些未知，创建创建部分未知。，创建创建部分。。方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面方面印象深刻。

nikhef nikhef的在我实习我测试测试测试客座客座中展示我的。

关于关于

Vera rends nikhef nikhef nikhef实习实习大学机械大学机械实习实习实习期间期间首次次次真空接触真空真空技术技术和和和和和和和分子流（Munneke）​​密切密切，成功成功研究了了的自由发表了论文第一篇

参考参考

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4. comsol多物理，分子流量模块用户指南，ver。5.4，2018。doc.comsol.com/5.4/doc/com.comsol.help.molec/molecularflowmoduleusersguide.pdf
5. K. Jousten，“热量超出气。Cern Accelerator学校的会议记录”，丹麦Snekersten，Cern Report，S。Turner编辑，第111-125页，1999年。cds.cern.ch/record/455558/files/open-2000-274.pdf