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Ein Teilchenbeschleuniger erzeugt mithilfe elektrischer Energie elektromagnetische Wellen, die geladene Teilchen wie Elektronen, Protonen oder Ionen auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigen. Diese Teilchen werden in Experimente geleitet, in denen sie kollidieren oder interagieren, um physikalische Grundlagen zu erforschen oder medizinische Behandlungen durchzuführen. Vakuumsysteme sind erforderlich, um Teilchen unter Ultrahochvakuumbedingungen zuverlässig zu beschleunigen, Interferenzen im Strahl zu minimieren.
Vakuumsysteme in Teilchen- und medizinischen Beschleunigern sind während des Betriebs erheblichen thermischen Lasten ausgesetzt. Hochenergetische Strahlen und umgebende Komponenten erzeugen häufig hohe Temperaturen, insbesondere in Umgebungen mit Dauer- oder Impulsstrahlen. Zur Gewährleistung der Systemstabilität werden Kühlsysteme in Vakuumkammern und -Komponenten integriertum Wärme abzuleiten und thermische Belastungen zu reduzieren.
Bei Forschungsbeschleunigern mit supraleitenden Technologien ist Kryotechnik von wesentlicher Bedeutung, da sie Magnete und Strukturen auf extrem niedrige Temperaturen abkühlt, um die Supraleitung aufrechtzuerhalten und Energieverluste zu minimieren. Ein wirksames Thermomanagement ist entscheidend für die Aufrechterhaltung von Ultrahochvakuumbedingungen und den zuverlässigen Langzeitbetrieb empfindlicher Beschleunigerprozesse wie Teilchentransport, Targetbestrahlung oder Isotopenerzeugung.
Bei der Strahlentherapie liefert ein äußerst zielgerichteter Behandlungsstrahl maximale Energie an den Tumor und minimiert gleichzeitig die Beanspruchung von umliegendem gesunden Gewebe. Die Protonentherapie, eine Form der Strahlentherapie, nutzt beschleunigte Protonen für ein präzises Zielansteuerung.
Medizinische Linearbeschleunigern (LINAC) sind Präzisionsmaschinen, die in der Strahlentherapie häufig eingesetzt werden, um hochenergetische Röntgenstrahlen oder Elektronen zu erzeugen, die einen Behandlungsstrahl formen, der Tumore gezielt trifft. Mit LINACs lassen sich auch oberflächliche Tumore nahe der Haut mit Elektronenstrahlen behandeln.
Pfeiffer bietet ein umfassendes Sortiment an strahlenresistenten und UHV-kompatiblen Vakuumtechnologien, die auf die spezifischen Anforderungen von Forschungsbeschleunigern, medizinischen Linearbeschleunigern und industriellen Elektronenstrahlsystemen zugeschnitten sind. Die Produktpalette beinhaltet:
Turbomolekular-Vakuumpumpen
Spallationsneutronenquellen erzeugen Neutronen, indem sie einen Zielwerkstoff mit Protonen oder Ionen beschießen. Diese Neutronen werden für die Forschung in Bereichen wie Physik, Chemie und Materialwissenschaft eingesetzt.
Vakuumsysteme sind sowohl für Versuchsaufbauten als auch für Linearbeschleuniger von entscheidender Bedeutung. Sie stellen sicher, dass geladene Teilchenstrahlen von Restgasmolekülen unbeeinträchtigt bleiben , was eine entscheidende Voraussetzung für Strahlstabilität und Präzision ist. In der Hochenergiephysik (HEP) reduziert die Aufrechterhaltung von Ultrahochvakuum (UHV) Streuungen und Phasenrauschen und ermöglicht präzise Messungen in Hochenergieumgebungen. In medizinischen Anwendungen gewährleisten Vakuumbedingungen eine zuverlässige Strahllinie für Behandlungen wie die Protonenstrahltherapie.
Ein ADS erzeugt Neutronenstrahlen durch Spallation, indem Protonen mit hoher Geschwindigkeit auf ein Zielwerkstoff geschossen werden, der in der Regel aus schweren Elementen wie Blei oder Wolfram besteht. Dies löst eine Spallationsreaktion aus, bei der Neutronen für Forschungszwecke freigesetzt werden.
Protonenkanonen nutzen normalerweise kleinere Vakuumpumpen. Im Gegensatz dazu benötigen Bestrahlungskammern und Beschleunigergrößere Vakuumpumpen. Beide sorgen für optimale Leistung und Zuverlässigkeit.
Produkte von Pfeiffer, darunter Turbopumpen und externe Elektronik, sind für Umgebungen mit hoher Strahlung konzipiert. Diese Vakuumpumpen sind am CERN seit über 40 Jahren erfolgreich im Einsatz. Unsere Lösungen werden aus Materialien hgefertigt, die so ausgewählt sind dass sie strahlungsbeständig sind und Ausgasung minimieren.
