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Solución de vacío para aceleradores

Con décadas de experiencia y sólidas asociaciones con las principales instituciones de investigación y médicas, Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions ofrece mucho más que bombas de vacío. Ofrecemos una solución de vacío completa que incluye cámaras, medidores y todos los componentes necesarios para construir y operar sistemas de ultra vacío (UHV).

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Requisitos de vacío en aplicaciones de acelerador

Los aceleradores plantean exigencias extraordinarias a los sistemas de vacío: niveles de ultra vacío, resistencia a la radiación ionizante , compatibilidad con productos criogénicos y estabilidad operativa 24/7.

Estos requisitos varían en todas las áreas de aplicación, desde la física de partículas de alta energía hasta el tratamiento médico de precisión, y dan forma al diseño, la ingeniería y el despliegue de los componentes de vacío.

Nuestra solución de vacío para aceleradores

Gracias a nuestra amplia cartera, suministramos aceleradores para investigación, medicina e industria con una tecnología de vacío robusta y resistente a la radiación. Ofrecemos sistemas completos optimizados para el rendimiento UHV, la fiabilidad de la línea de haz y la tolerancia a la radiación, desde bombas turbo y bombas primarias secas hasta herramientas de medición y análisis.

Productos relacionados
Nuestras tecnologías incluyen:

  • Bombas turbo endurecidas por radiación con electrónica remota
  • Bombas primarias en seco
  • Unidades de bomba de vacío turbomolecular móvil
  • Medidores de presión pasivos
  • Detectores de fugas de helio y analizadores de gas residual (RGA)
  • Cualificación de limpieza UHV con sistemas RGA modulares
  • Cámaras UHV personalizadas
  • Fuentes de iones

Póngase en contacto con nuestros expertos en vacío para configurar una solución adaptada a su aplicación de acelerador o consulte nuestras preguntas frecuentes para obtener más información.

Aceleradores de partículas

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Física de alta energía

Los aceleradores de la física de alta energía (HEP), como los sincrotrones, los ciclotrones, los aceleradores lineales (linacs) y los láseres de electrones libres (FEL), son esenciales para explorar la física fundamental y estudiar las partículas subatómicas. Estos sistemas funcionan con energías muy altas y en entornos extremos.

Productos relacionados

Requisitos de vacío

  • Compatibilidad UHV: los componentes deben cumplir estrictos estándares de limpieza y baja emisión de gases.
  • Resistencia a la radiación: funcionamiento continuo en zonas de alta radiación.
  • Alta fiabilidad: el máximo tiempo de actividad es fundamental para los entornos de investigación de alto coste.

Aplicaciones clave

  • Experimentos de colisión de partículas (por ejemplo, CERN, LHC)
  • Fuentes de luz de sincrotrón para materiales avanzados y análisis estructural
  • Fuentes de neutrones de espalación para la dispersión de neutrones y la investigación de materiales
  • Láseres de electrones libres (FEL) que generan pulsos de rayos X de alta intensidad
  • Sistemas de vacío de aislamiento para infraestructuras criogénicas
  • Sistemas de recuperación y licuefacción de helio en entornos de aceleradores superconductores

Aceleradores lineales médicos y otras aplicaciones

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Los aceleradores médicos requieren una alta precisión, un diseño compacto y un tiempo de actividad continuo para cumplir con los estrictos estándares de seguridad y fiabilidad. Esto incluye linacs, sistemas de terapia de vigas de iones e instalaciones de producción radiofarmacéutica.

Productos relacionados

Requisitos de vacío

  • Diseño compacto y limpio: especialmente para salas de tratamiento y sistemas de diagnóstico por imagen
  • Durabilidad de la radiación: resistente a la radiación ionizante con el paso del tiempo
  • Alta fiabilidad: el tiempo de actividad es fundamental para los programas de tratamiento de los pacientes

Aplicaciones médicas

  • Protonterapia: un tratamiento de radiación que dirige una viga precisa al tumor para minimizar la posición al tejido sano.
  • Productos radiofarmacéuticos: generación de isótopos radiactivos y estables para su uso en imágenes médicas y terapia.
  • Sistemas de radioterapia: utiliza aceleradores lineales (linacs) para tratar a los pacientes.

Aplicaciones industriales

  • Esterilización por haz de electrones de productos sanitarios
  • Polímeros de reticulación y modificación de recubrimientos de cables

Más información sobre aceleradores

¿Qué es un acelerador de partículas?

Un acelerador de partículas utiliza corriente eléctrica para generar ondas electromagnéticas que aceleran las partículas cargadas, como electrones, protones o iones, a velocidades muy altas. Estas partículas se dirigen a experimentos en los que colisionan o interactúan para estudiar la física fundamental o proporcionar tratamiento en aplicaciones médicas. Los sistemas de vacío son esenciales para acelerar de forma fiable las partículas en condiciones de ultra vacío y minimizar la interferencia del haz.

Obtenga más información en nuestro libro sobre tecnología de vacío

¿Qué papel desempeñan la criogenia y la gestión térmica en los procesos de vacío aceleradores?

Los sistemas de vacío en aceleradores médicos y de partículas están expuestos a cargas térmicas significativas durante el funcionamiento. Los haces de alta energía y las piezas circundantes suelen generar altas temperaturas, especialmente en entornos de vigas continuas o pulsadas. Para garantizar la estabilidad del sistema, los sistemas de refrigeración están integrados en las cámaras de vacío y los componentes para gestionar el calor y reducir el estrés térmico.

En los aceleradores de investigación que utilizan tecnologías superconductoras, la criogénica es esencial, ya que enfría los imanes y las estructuras a temperaturas extremadamente bajas para mantener la superconductividad y minimizar la pérdida de energía. Una gestión térmica eficaz es fundamental para mantener una condición de ultra vacío y garantizar un funcionamiento fiable a largo plazo de los procesos aceleradores sensibles, como el transporte de partículas , la irradiación objetivo o la generación de isótopos.

¿Cómo funciona la radioterapia y qué es un linac?

En la radioterapia, una viga de tratamiento altamente dirigida suministra la máxima energía al tumor a la vez que minimiza la exposición al tejido sano circundante. La protonterapia, una forma de radioterapia, utiliza protones acelerados para una focalización precisa.

Los aceleradores lineales médicos (linacs) son máquinas de precisión utilizadas comúnmente en la radioterapia para generar rayos X o electrones de alta energía para formar un haz de tratamiento que se dirige con precisión a los tumores. Los linacs también pueden tratar tumores superficiales cerca de la piel con haces de electrones.

¿Qué tecnología de vacío se utiliza en entornos de aceleradores?

Pfeiffer ofrece una amplia gama de tecnologías de vacío resistentes a la radiación y compatibles con UHV adaptadas para satisfacer las necesidades específicas de los aceleradores de investigación, los aceleradores lineales médicos y los sistemas industriales de haz de electrones. La gama de productos incluye:

bombas de vacío turbomoleculares

  • Serie HiPace con diseño endurecido por radiación
  • Compatible con electrónica remota (TCP 350 / TCP 1200) para un funcionamiento seguro hasta 120 m fuera de la zona de radiación
  • Adecuado para la instalación directa cerca de líneas de haz o objetivos de espalación


Bombas primarias en seco

  • Bombas de vacío Roots multietapa ACP: libres de aceite y flúor, compatibles con NEG, limpias y, por lo tanto, adecuadas para sistemas UHV
  • Bombas de vacío de espiral HiScroll y bombas de vacío de diafragma MVP 15-4 AC: silenciosas, compactas y libres de aceite
  • Bombas de vacío secas de tornillo COBRA NS: hermeticidad a las fugas de helio de hasta 1E-06 hPa (mbar)·l/s, ideal para configuraciones de recuperación de helio


Unidades de bomba de vacío turbomolecular móvil

  • HiCube Neo: solución portátil para la evacuación rápida de segmentos de la línea de haz y cámaras UHV

Medición

  • ModulLine: medidores de presión total pasivos con unidad de visualización TPG 500

Herramientas de análisis

  • PrismaPro: analizadores de gases residuales (RGA)
  • Detectores de fugas de helio para la validación de la hermeticidad
  • Plataforma OmniGrade para verificar la limpieza UHV, las tasas de desgasificación y el cumplimiento del tratamiento de superficies

Cámaras de UHV personalizadas y componentes

  • Diseño de precisión con sellados metálicos, superficies electropulidas y materiales de baja desorción
  • Pruebas de aceptación de tasa de fugas, espectro de gases residuales y limpieza

Tecnología de viga de iones

  • Fuentes de iones EBIS y ECRIS
  • Interfaces opcionales LEBT (transporte de vigas de baja energía)


Todos los componentes se someten a pruebas en condiciones específicas del acelerador y se implementan en instalaciones líderes como CERN, ESS y XFEL.

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¿Qué es una fuente de neutrones de espalación?

Las fuentes de neutrones de espalación generan neutrones bombardeando un material objetivo con protones o iones. Estos neutrones se utilizan para la investigación en áreas como la física, la química y la ciencia de materiales.

¿Cómo ofrece un sistema de vacío asistencia al rendimiento del acelerador en la física de partículas y las aplicaciones médicas?

Los sistemas de vacío son cruciales tanto para las configuraciones experimentales como para los aceleradores lineales. Garantizan que los haces de partículas cargadas permanezcan libres de contaminación por moléculas de gas residuales, lo que es esencial para la estabilidad y la precisión de la viga. En la física de alta energía (HEP), el mantenimiento del ultra vacío (UHV) reduce la dispersión y el ruido de fase, lo que permite realizar mediciones precisas en entornos de alta energía. En aplicaciones médicas, las condiciones de vacío garantizan un suministro fiable del haz para tratamientos como la terapia con haces de protones.

¿Qué es un sistema accionado por el acelerador (ADS)?

Un ADS genera haces de neutrones mediante espalaciónimpulsando protones a altas velocidades hacia un material objetivo, generalmente compuesto por elementos pesados como plomo o tungsteno. Esto induce una reacción de espalación y libera neutrones para fines de investigación.

¿Cómo difieren los requisitos de las bombas de vacío entre las pistolas de protones y las cámaras/aceleradores de irradiación?

Las pistolas de protones suelen utilizar bombas de vacío más pequeñas. Por el contrario, las cámaras de irradiación y los aceleradores requieren bombas más grandes. Ambos garantizan un rendimiento y fiabilidad óptimos.

¿Qué es importante con respecto a la resistencia a la radiación de los productos Pfeiffer?

Los productos de Pfeiffer, incluidas las turbobombas y la electrónica remota, están diseñados para entornos con alta radiación. Estas bombas de vacío se han utilizado con éxito en el CERN durante más de 40 años. Nuestras soluciones están fabricadas con materiales seleccionados por su capacidad para resistir la radiación y minimizar la desgasificación.

Casos de estudio de nuestros clientes

Excelencia en vacío en proyectos de aceleradores líderes e instalaciones de investigación

XFEL europeo: láser de electrones libres de rayos X, Alemania

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El European XFEL genera pulsos de rayos X ultracortos para estudiar estructuras a escala atómica en biología, química y ciencia de materiales. Pfeiffer suministró turbobombas, bridas a medida , espectrómetros de masas y medidores para mantener tanto el alto vacío como el ultra vacío (HV/UHV) a lo largo de las líneas de haz.

La integración personalizada con el sistema de control XFEL garantiza la seguridad operativa, la redundancia y un tiempo de inactividad mínimo durante las exigentes ejecuciones experimentales.

Fuente europea de contratación externa (ESS), Suecia

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En la vanguardia de la física de alta energía, el ESS establece nuevos estándares para la investigación basada en neutrones. Pfeiffer desarrolló soluciones de vacío a medida, incluidas bombas turbo exentas de teflón y bombas de vacío de lóbulos ACP multietapa libres de aceite como bombas primarias, para su uso directamente junto al objetivo de espalación. La electrónica remota (hasta 1000 m) y las opciones avanzadas de materiales permiten un funcionamiento continuo bajo niveles extremos de radiación y cargas térmicas.

LIGO - observatorio de ondas gravitacionales, EE. UU.

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En la primera detección mundial de ondas gravitacionales, se utilizaron soluciones de Pfeiffer en las líneas de haz UHV de cuatro kilómetros de LIGO. Las turbobombas HiPace y los analizadores de gases residuales ayudaron a eliminar las interferencias moleculares en la interferometría láser. Los productos de Pfeiffer fueron clave en la detección de fugas, el diagnóstico de gases y la garantía de la calidad del vacío de la línea de haz durante experimentos a largo plazo.

Centro de terapia con vigas de iones de Marburgo (MIT), Alemania

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Esta instalación de última generación suministra protones de alta energía y vigas de iones de carbono para el tratamiento preciso del cáncer. Como resultado de una ingeniería avanzada, Pfeiffer suministró sistemas de vacío completos, incluidas bombas turbo, bombas de diafragma, espectrómetros de masas PrismaPlus y medidores resistentes a la radiación.

Toda la línea de haz desde la fuente de iones hasta la sala de tratamiento se mantiene bajo UHV para garantizar una radioterapia dirigida y de eficiencia energética. El sistema funciona 24/7, con un mantenimiento mínimo y la máxima fiabilidad.