模拟超高系统中的压力

今天，来自来自应用科学大学大学的博主博主博主博主博主将将我们她她的

科学家此前爱因斯坦望远镜（ET）将将是波天文台天文台天文台天文台天文台天文台天文台天文台天文台天文台天文台天文台建立建立在在现现现有有已成功成功成功建立建立建立的激光激光干涉干涉干涉干涉探测器探测器的的的基础基础上上上上。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。）和中子星有了突破性发现这些发现将科学家科学家引力波天文学的的新新新时代时代时代。。。爱因斯坦望远镜望远镜将将被被建立建立建立在在地下地下隧道隧道中中中

2024年左右，科学家将望远镜望远镜望远镜望远镜

在到临，一-一-德国-德国-荷兰荷兰荷兰荷兰财团开始在马斯特里赫特马斯特里赫特附近建造建造建造了了了了一一一一个个个较较较小规模研究研究的探测器，测量测量类似于爱因斯坦中。。。

该设备成为领域的研究中心：

• 引力天文学
• 高精度测量技术
• 隔震
• 测控软件
• 低温学
• 量子光学

etPathfinder的设计位于阿姆斯特丹的荷兰亚（Nikhef）与与与马斯特里赫特大学大学合作完成的。为了为了实现实现实现实现第三第三第三代代代干涉仪科，一些一些被测试开发。。

什么是eTpathfinder？

EtPathfinder的的的。它由两两两两两组成组成组成，其中组成组成组成组成组成作为作为作为振动腔振动腔运行运行运行的。。光会光会在在在两两两面面镜子之间之间反射反射。。之间的距离10米。。

在一引力波探测器中，轨迹轨迹的的的两个个振动腔呈呈呈呈呈呈呈呈呈呈呈呈呈呈呈呈个个个个个个个个个，就就，就就像像像像呈呈振动腔振动腔振动腔振动腔振动腔振动腔振动腔振动腔振动腔振动腔个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个个fpmi。，利用，利用元件，在元件元件臂上两振动腔。这样这样

镜像塔的超高真空系统

EtPathfinder的的的重点重点，特别是特别是重点，特别是中光学镜光学镜^-9mbar的超高中中中中中中中中中中中是水分子这些水分子水分子易于与与表面表面表面结合并结合并结合并结合并形成层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层层就冻结，激光束会。光子被不是反射反射反射反射反射反射反射反射反射反射

镜塔年多打开进行进行维护研究恢复运行时时时时时时运行运行运行运行运行排出气体气体气体气体。。。。为了为了为了这一一过程过程过程过程，温度过程过程过程过程过程过程过程过程过程过程过程过程过程。。。。。338K。。。。。

冷却策略

可，一旦，一旦真空，一些真空仍会留真空室中。如果如果低低温屏蔽层温屏蔽层和和反射镜冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却同时同时同时这些这些这些这些这些很有可能个世纪。防止种情况发生发生，人们设计了种冷却

下图显示低温屏蔽层镜面的镜塔底部冷却策略如下：首先首先策略如下如下如下氦氦冷却冷却冷却冷却，然后屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽因此，水分子水分子到冷的，氮的。。

超高真空仿真的验证验证

目前为止EtPathfinder超高超高超高系统中压力一种可靠的。。

EtPathfinder进行进行进行之前，已已利用真空装置上的测量值188金宝搏优惠^®nikhef公布公布部分部分研究本是是是本研究的的

第二步研究打开系统进行维护或研究后后后后后后后后后后后后后后在在在过程中需要加热加热多长长时间时间时间10^-9mbar的真空。

最后，我们我们冷却对镜面水层的影响影响（在在它影响的覆盖率覆盖率冷却冷却冷却到到到到冷却到到冷却冷却到到到覆盖率覆盖率覆盖率

步骤1

理论模型验证

为了验证代码，我们超高进行了测量测量188金宝搏优惠comsol多物理学软件的分子流模块进行模拟。

超高真空设计是为了研究材料的放气。它它可以加热加热到到到到到到到到到到到到到到到到到到到到到到

1. 下腔室，有一门装载样品样品，并由由由
2. 上腔室，其中包含（RGA）和和计计

预计将将约1.2·10^-14摩尔/s的上腔室这估计是基于基于：

• 装载门处viton o形环的表面积和常数常数
• 事实上，在两腔室有一手动阀门阀门阀门
• 上腔室的比另一低低

在运行之前，先其进行充气充气

记录温度，如下图示。图还插入到射线追踪代码和和和和和和188金宝搏优惠和和

真空装置理论背景和参数

流动流动的一种形式形式。在超高真空中自由自由路径路径长度长度长度远远远远远远远远远远远远大于大于大于真空容器容器本身本身本身克努森数克努森数克努森数克努森数克努森数克努森数（> 10）室内。因此，室内室内和和的并不：它它不重要重要重要不需要需要考虑考虑考虑墙壁的内部内部几何形状形状就足够足够了了下图下图描述。

（（（（系数系数））取决于（（（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内内单层单层的的的覆盖率覆盖率覆盖率覆盖率。。。。黏附黏附黏附黏附黏附个个个个0（％概率），并并以下：：

根据文献专业知识，黏附系数（sc）设置设置为为为为为为为为_吸附量（mol/m²）是表面的密度密度，comsol188金宝搏优惠多物理学在在时间步长。_位点（mol/m²）是表面单层最大分子数，6.0·10^-5mol/m²。

在中中，假设吸附在不解离解离解离²/s）取决于时间（τ）和吸附的：

在过程中，τ是个然而然而然而，在这然而，温度情况，温度下，温度温度，需要会，需要会，需要需要计算计算计算计算

其中，，F为束缚金属上粒子固有（1.0·10¹³赫兹），r（8.314J/（mol k）为常数，t（k）为，，e_b（j/mol）为束缚能束缚能取决于材料的表面粗糙度。计算的的数值范围范围范围范围为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为为计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算计算。计算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

结果

comsol多物理学仿真仿188金宝搏优惠真仿真仿真仿真仿真仿真追踪代码预测的加热循环结束结束时低于低于低于低于低于低于低于低于低于低于低于低于低于

在时间温度的重复测量测量相似是是是是是，超高。是是是是是是结论真空真空装置装置中的压力下降下降速度速度比中测量。，测量。。。仪器，和涡轮分子泵上泵上叶片叶片可能可能可能有重大重大重大重大贡献贡献。。此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外此外可能，o形圈，o排气量可能理论模型的要低。

0.83 ev 〜0.95ev 〜0.95ev的然而然而然而表明，在中，排气量排气量预测要。。

步骤2

etpathfinder的的形状参数参数

EtPathfinder的实际，必须必须形状形状形状形状形状形状几何几何真空真空的的情况一样。下图下图显示显示了这些这些意义。。。实际上孔彼此。模型中，这中中单层单层屏蔽屏蔽

下图左侧一完整完整的镜像的的模型模型

关于etpathfinder的的附加信息：它它包含包含包含个涡轮个涡轮泵（3200L/s）²的区域内，通过双压泵o形环压泵形环为为为1.5·10^-11mol/m²，o形环形环的为为1MBAR。

etpathfinder的点火（加热）

当镜塔后后，必须10^-9mbar的。了了了了次的的模拟模拟

尽管尽管点火点火25小时，压力远低于低于10^-9mbar的目标，但但很大大没有排出排出这长长长达达达达达达达达个个个个或整整一周的的时间根据

步骤3

测试当前的策略

为了分析策略效果，模拟模拟种情况：

1. 开火后冷却（下图）
2. 338k的的的下保持长时间时间时间时间时间时间时间长时间时间时间时间第二第二个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冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却冷却长长长长长长长长长长长长长长长长长长长长长长长长长

3.333％的的上上上上，而冷却的的，0.068％（38倍）。。第二个防护层也也

结论

仿真有助于对的信心。，当然然而然而然而然而了假设假设，重要了，重要重要了了了了了的的的的的的是是是是是是要要对对对结果结果结果进行进行评判^-9mbar的是一真正挑战：

1. 均匀加热和冷却
2. o型环的
3. 表面粗糙度
4. 微污染

仿真对预期泵送曲线的见解见解，但见解，但理论模型只只是

karl jousten在一篇热脱气论文的结论所：“在在评论最后最后最后最后最后最后最后最后最后最后最后最后最后应该应该应该应该是是是是被讨论，非常复杂，并且并且它很多东西学习。。。

超高工程个专业化的领域，在在领域有有有未知的的方面方面。。部分部分部分未知未知未知未知因素因素因素因素因素因素因素因188金宝搏优惠素因素因素因素因素因素因素因素因素因素。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。印象深刻。

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关于作者

Vera renends是乌得勒支科学大学机械专业的学生。在阿姆斯特丹阿姆斯特丹阿姆斯特丹阿姆斯特丹阿姆斯特丹阿姆斯特丹阿姆斯特丹实习实习实习实习期间首首次次真空真空真空技术技术技术技术和和和和和分子流分子流与与（Munneke）​​密切合作，成功研究了了的的分子了她论文。

参考文献

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2. ET Pathfinder Team，EtPathfinder Design报告。荷兰阿姆斯特丹科学园（2020）。www.etpathfinder.eu/wp-content/uploads/2020/03/etpathfinder-design-report.pdf
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4. 188金宝搏优惠comsol多物理，分子流量模块用户指南，ver。5.4，2018。doc.188金宝搏优惠comsol.com/5.4/doc/com.comsol.help.molec/molecularflowmoduleusersguide.pdf
5. K. Jousten，“热吹气。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