Measurement of the pumping speed and pumping capacity for photon detection system

Abstract

A photon detector was developed in order to measure the atomic transition energy precisely by using the high energy and highly charged ion beams. A cryopump technology was applied to reduce the background produced by collisions between the ion beam and the residual gas. This detector has two cylinders inside the vacuum chamber. The inner cylinder is connected to the second stage of a refrigerator of the cryopump, and is cooled down to 18 K. The outer cylinder is cooled down to 80 K by connecting to the first stage of the refrigerator, and is a heat shield to protect the inner cylinder from any thermal radiation. The pumping speeds and the pumping capacities of the cryopump were measured using nitrogen and hydrogen to examine the performance of the detector. The measured pumping speeds for nitrogen and hydrogen were 700,000 l/sec and 80 l/sec, respectively. The pumping capacities were estimated to be 6.7 cu m Pa for nitrogen and 0.00026 cu m Pa for hydrogen. The pumping speed and capacity for hydrogen were much smaller than those for nitrogen. However, the detector was found to keep the operating pressure of order of 10(exp -6) Pa for two to three weeks sufficiently.

高エネルギーで高電荷のイオンビームを使って原子遷移エネルギーを正確に測定するための、光子検出器を開発した。イオンビームと残留ガスとの衝突によって生成されるバックグラウンドを減らすために、クライオポンプの技術を応用した。この検出器は真空チェンバ内に2本のシリンダを持っている。内側のシリンダはクライオポンプの第2段冷凍機に連結し、18Kまで冷やされる。外側のシリンダは第1段冷凍機に連結して80Kまで冷やされ、内側シリンダを熱放射から防護する熱遮蔽体になっている。検出器の性能を調べるために、窒素と水素を使ってクライオポンプの排気速度と排気容量を測定した。測定した排気速度は、窒素と水素に対して、それぞれ700,000リットル/秒と80リットル/秒であった。窒素に対する排気容量は6.7立方メートルPaで、水素に対しては0.00026立方メートルPaと推定した。水素に対する排気速度と容量は、窒素に対する場合よりもかなり小さかったが、検出器は10(exp -6)Paの運転気圧を2?3週間保つことが出来ることがわかった。