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SUNIST球形托卡马克真空系统 — 系统、运行、壁处理及质谱分析 SUNIST Spherical Tokamak Vacuum System — System, Operation, Wall Conditioning and Mass Spectrum Analyzing (申请清华大学工学硕士学位论文) 院（系、所） ： 工程物理系 专业 ： 核科学与技术 研 究 生 ： 肖 琼 指导教师 ： 何也熙 教授 2004年6月 关于论文使用授权的说明 本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。 (涉密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签 名： 导师签名： 日 期： 中文摘要 SUNIST是中国第一台球形托卡马克装置，其建造目的在于扩展对低环径比的环形等离子体物理的理解，并由非感应方法启动产生一个可维持的靶等离子体，用以研究相关的物理问题。 本次论文工作的主要任务是建立并运行SUNIST装置的真空系统，对装置进行壁处理，为等离子体放电实验提供一个清洁的真空环境。 本次论文工作完成了真空室与系统的清洗、组装、运行和维护，设计制作PTC电阻贴片烘烤电路对真空室进行了烘烤除气，使真空度达到了7.0×10-5Pa，总漏放率控制在低于1.0×10-5Pa·m3/s的水平；设计制作了送气系统以及压电阀脉冲送气电源，并对NS型(国产)与VEECO型（美国产）压电阀的脉冲特性进行了测试和比较；设计制作了装置的辉光放电系统，通过对真空室内壁进行氦直流辉光放电清洗（He GDC）降低了壁中氧杂质的含量；利用掺硅烷的辉光放电对真空室内壁进行了等离子体化学气相沉积（PCVD），使内壁沉积上一层非晶硅薄膜，改善了等离子体放电的品质；利用四极质谱计测量真空室残留气体的质谱，分析了本真空系统残留气体的组成和分压。 关键字： 球形托卡马克，SUNIST，真空，硅化，质谱分析 Abstract SUNIST is the first Spherical Tokamak in China, which was build to extend the understanding of toroidal plasma physics at low aspect ratio and produce a maintainable target plasma by non inductive startup for physics research. The main task of this article is to build and operate the vacuum system of SUNIST and to improve the inner wall condition of the vacuum chamber, which provides a clean vacuum circumstance for the tokamak discharges. The vacuum system is set up with the operations of washing and assembling subassemblies, pumping gas and detecting leaks. A vacuum baking-out system is designed and made with PTC thermistors, which improves the degree of vacuum to 7.0?0-5 Pa and reduces the outgassing and leak rate to less than 1.0?0-5 Pa穖3/s. We have made nduthe gas injecting system of SUNIST and the pulse electrical source of the piezoelectricity valve and tested the gas injecting rate and pulse response of NS valve (made in China) and VEECO valve (made in USA). A glow discharge system is built to clean the inner wall of the vacuum chamber with He GDC, which removes the wall i