Simulació del nivell d’ultra-buit del Microtró de la UPC

Abstract

L’objectiu d’aquest treball és calcular mitjançant simulacions numèriques el nivell d’ultra-buit del Microtró que s’està desenvolupant a l’Institut de Tècniques Energètiques (INTE) de la UPC. Concretament es pretén analitzar la sensibilitat del model davant diferents paràmetres de càlcul, així com determinar el nivell de pressió a l’interior dels imants i a l’interior de l’estructura d’acceleració pel fet de ser punts crítics del sistema per on circula el feix d’electrons. Per aconseguir l’objectiu es fan prediccions del flux molecular a l’interior de la cambra de buit i del tub de bombeig mitjançant el software Molflow+. Aquest programa està basat en el mètode Monte Carlo i permet calcular la pressió d’equilibri en una geometria arbitrària sotmesa als efectes d’una o diverses bombes de buit. Es parteix d’un model simplificat on únicament es consideren la cambra de buit i el tub de bombeig i s’hi van afegint de forma progressiva els imants i l’estructura d’acceleració. Durant el procés d’estudi es determina la sensibilitat dels resultats de les pressions a diferents paràmetres com són la taxa de desorció de les parets internes dels contorns sòlids i la velocitat de bombeig de les bombes de buit. A partir del model complet on s’han introduït els imants i l’estructura d’acceleració es calcula la pressió a la secció on hi haurà instal·lat un sensor, a l’interior dels imants i a l’interior de l’estructura d’acceleració. En primer lloc, s’observa que, tot i l’asimetria de la geometria, la pressió a l’interior dels dos imants és igual. En segon lloc, es determina la pressió en condicions nominals i la seva dependència vers la velocitat de bombeig. A més, també es troba una constant de proporcionalitat entre la variació de pressió i la variació del nivell de desorció dels contorns sòlids. Com a mesura d’interès per operar el Microtró, es determina la diferència entre el valor de la pressió al sensor i la pressió tant als imants com a l’estructura d’acceleració per qualsevol velocitat de bombeig. Per últim, en comparar els diferents models, es conclou que la principal implicació d’afegir més components fa augmentar la superfície dels contorns i per tant també el nivell de pressió de forma proporcional. Aquesta investigació requereix un treball futur que millori el model i que tingui en compte paràmetres que surten de l’abast d’aquest treball com pot ser, per exemple, la diferent temperatura d’alguns components.