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加速器真空解决方案

凭借数十年行业经验,以及与主流科研机构、医疗机构的深度合作,Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions 提供的远不止真空泵。我们提供全面的真空解决方案,包括真空腔体、真空计以及构建和运行超高真空 (UHV) 系统所需的所有组件。

联系我们

加速器应用中的真空要求

加速器对真空系统提出了非常高的要求:需要达到超高真空度耐受电离辐射兼容低温环境,并具备全天候运行的稳定性

这些要求因应用领域的不同而有所差异(从高能粒子物理到精准医疗),并深刻影响着真空组件的设计、工程实施及部署方式。

我们的加速器真空解决方案

依托全面的产品组合,我们为科研、医疗及工业领域的各类加速器提供坚固耐用、耐辐射的真空技术。从涡轮分子泵、干式前级泵,到测量与分析设备,我们提供的全套系统均针对超高真空性能、束流管线可靠性及耐辐射能力进行了优化。

配套产品
我们的技术包括:

  • 采用远程电子控制设备的耐辐射硬化涡轮分子真空泵
  • 干式前级泵
  • 移动式涡轮分子真空泵机组
  • 被动式真空计
  • 氦气检漏仪和残余气体分析仪(RGA)
  • 配备模块化 RGA 系统的超高真空洁净度验证设备
  • 定制化 UHV 腔体
  • 离子源

如需为您的加速器应用配置定制化解决方案,欢迎联系我们的真空专家,或查阅常见问题解答获取更多信息。

粒子加速器

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高能物理

高能物理(HEP)加速器,如同步加速器、回旋加速器、直线加速器(linacs)和自由电子激光器(FEL),对于探索基础物理学研究亚原子颗粒至关重要。这些系统在极高能量和极端环境下运行。

配套产品

真空需求

  • UHV 兼容性:组件须符合严苛的洁净度和低脱气标准。
  • 耐辐射性:在高辐射区域连续运行。
  • 高可靠性:对于高成本研究环境而言,最大程度地延长运行时间至关重要。

关键应用

  • 粒子碰撞实验(例如 CERN 的 LHC)
  • 用于先进材料与结构分析的同步加速器光源
  • 用于中子散射和材料研究的散裂中子源
  • 产生高强度 X 射线脉冲的自由电子激光器(FEL)
  • 用于低温基础设施的绝缘真空系统
  • 超导加速器环境中的氦气回收和再液化系统

医用直线加速器及其他应用

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医疗加速器需要高精度、紧凑型结构和连续正常运行时间,以满足严格的安全和运行可靠性标准。其中包括直线加速器(linacs)离子束治疗系统以及放射性药物生产设施

配套产品

真空需求

  • 紧凑、洁净的设计:特别适用于治疗室和成像系统
  • 耐辐射性:长期耐受电离辐射的能力
  • 高运行可靠性:设备的正常运行时间对于患者治疗计划至关重要

医疗应用

  • 质子疗法:一种靶向放射治疗技术,可将精准粒子束导向肿瘤,最大限度减少对健康组织的辐射暴露。
  • 放射性药物:生产用于医学成像与治疗的放射性同位素及稳定同位素。
  • 放射治疗系统:采用直线加速器(linacs)为患者提供治疗。

工业应用案例

  • 医疗用品的电子束灭菌
  • 聚合物交联与电缆涂层改性

了解有关加速器的更多信息

什么是粒子加速器?

粒子加速器利用电能产生电磁波,将电子、质子或离子等带电粒子加速至极高速度。这些粒子被导入实验装置,通过碰撞或相互作用来研究基础物理规律,或在医疗应用中提供治疗。真空系统是在超高真空条件下可靠加速粒子的关键,可最大限度地减少束线干扰。

查阅我们的真空技术手册了解更多内容

低温技术与热管理在加速器真空工艺中发挥什么作用?

粒子加速器与医用加速器的真空系统在运行过程中会承受显著热负荷。高能射束及周边部件通常会产生高温,尤其在连续束流或脉冲束流环境中。为了确保系统稳定性,冷却系统被集成到真空室和组件中,以管理热量并减少热应力。

在使用超导技术的科研加速器中,低温系统至关重要,它可将磁体和结构冷却至极低温度,以维持超导状态并尽可能减少能量损失。高效的热管理是维持超高真空条件、确保粒子传输靶材辐照同位素生成等敏感加速器工艺长期可靠运行的关键。

放射治疗的工作原理是什么?什么是直线加速器(linac)?

在放射治疗中,高度靶向治疗光束将最大能量精准输送至肿瘤部位,同时最大限度地减少对周围健康组织的照射。质子疗法是放射治疗的一种形式,利用加速后的质子实现精准靶向治疗。

医用直线加速器(linacs)是放射治疗中常用的精密机器,用于产生高能 X 射线或电子,以形成可精准靶向肿瘤的治疗射束。直线加速器还可以使用电子束治疗皮肤附近的浅表肿瘤。

加速器环境中使用哪种真空技术?

Pfeiffer 提供全面的耐辐射和兼容 UHV 的真空技术,专为满足科研加速器、医用直线加速器及工业电子束系统的特定需求而量身定制。产品系列包括:

涡轮分子真空泵

  • HiPace 系列,采用耐辐射硬化设计
  • 与远程电子设备(TCP 350 / TCP 1200)兼容,可在辐射区域外 120 m 范围内安全操作
  • 适用于直接安装在束流管线或散裂靶标附近


干式前级泵

  • ACP 多级罗茨真空泵:无氟、无油、兼容 NEG、洁净,因此适用于 UHV 系统
  • HiScroll 涡旋真空泵和 MVP 15-4 AC 隔膜泵:噪音低、紧凑、无油
  • COBRA NS 干式螺杆真空泵:氦气泄漏率低至 1E-06 hPa (mbar) ·l/s,非常适合氦气回收装置


移动式涡轮分子真空泵机组

  • HiCube Neo:便携式解决方案,用于束流管线段和 UHV 腔体的快速抽真空

测量

  • ModulLine:带 TPG 500 显示装置的无源总压力表

分析工具

  • PrismaPro:残余气体分析仪(RGA)
  • 氦气检漏仪,用于验证密封性
  • OmniGrade 平台,用于验证 UHV 洁净度、脱气速率和表面处理合规性

定制 UHV 腔体和组件

  • 采用金属密封件、电抛光表面和低解吸材料精密制造
  • 经过泄漏率、残余气体光谱和洁净度验收测试

离子束技术

  • EBIS 和 ECRIS 离子源
  • 可选 LEBT(低能束传输)接口


所有组件均在模拟加速器特定条件下进行测试,并已部署于CERN、ESS、XFEL 等顶尖机构。

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什么是散裂中子源?

散裂中子源通过用质子或离子轰击靶材来产生中子。这些中子被用于物理学、化学和材料科学等领域的研究。

真空系统如何为粒子物理与医疗应用中的加速器性能提供支持?

真空系统对于实验装置和直线加速器都至关重要, 可有效防止带电粒子束受到残余气体分子的干扰,是保障束流稳定性与精度的核心所在。在高能物理(HEP)领域,保持超高真空(UHV)可减少散射和相位噪声,确保在高能环境中实现精准测量。在医疗应用中,真空条件保障了质子束治疗等疗法中束流输送的可靠性

什么是加速器驱动次临界系统(ADS)?

加速器驱动次临界系统(ADS)通过将质子高速轰击靶材(通常由铅或钨等重元素组成)来产生中子束, 从而引发散裂反应,释放中子以供研究使用。

质子枪与辐照室/加速器对真空泵的需求有何不同?

质子枪通常使用较小的真空泵。相比之下,辐照室和加速器需要更大的真空泵。两类应用中的真空泵均需保障设备的理想性能与可靠性。

Pfeiffer 产品在耐辐射性方面有何特点?

Pfeiffer 的产品(包括涡轮分子真空泵和远程电子设备)专为高辐射环境而设计。这些真空泵已在 CERN 成功使用 40 多年。我们的解决方案采用精心筛选的材料,兼具优异的耐辐射性能和超低的脱气率

我们的客户成功案例

为顶尖加速器项目与科研机构提供出众的真空解决方案

欧洲 XFEL - X 射线自由电子激光器(德国)

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欧洲 XFEL 产生超短 X 射线脉冲,用于研究生物学、化学与材料科学领域的原子级结构。Pfeiffer 为该装置提供了涡轮分子真空泵、定制化法兰质谱仪真空计,以维持束线全程的高真空和超高真空(HV/UHV)环境。

通过与 XFEL 控制系统的定制化集成,确保了设备在高负荷实验运行期间的操作安全、冗余性能及最短停机时间。

欧洲散裂中子源(ESS)(瑞典)

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作为高能物理领域的前沿机构,欧洲散裂中子源(ESS)为基于中子的研究树立了新标准。Pfeiffer 为该机构开发了定制化真空解决方案,包括无氟涡轮分子真空泵与无油 ACP 多级罗茨前级泵,可直接安装在散裂靶附近。远程电子设备(最远可达 1000 米)与先进材料的选用使设备能在极端辐射强度与热负荷下实现持续运行

LIGO - 美国引力波天文台(USA)

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在世界上首次探测到引力波的过程中,Pfeiffer 的解决方案被用于 LIGO 长达四公里的 UHV 束流管线HiPace 涡轮分子真空泵和残余气体分析仪有效消除了激光干涉测量中的分子干扰。Pfeiffer 产品在泄漏检测气体诊断以及保障长期实验中束流管线的真空质量方面发挥了关键作用。

德国毛尔堡离子束治疗中心(MIT)

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这一先进医疗设施可提供高能质子碳离子束,用于精准癌症治疗。Pfeiffer 凭借先进的工程设计,提供全套真空系统,包括涡轮分子真空泵隔膜泵PrismaPlus 质谱仪及耐辐射真空计

从离子源到治疗室的整条束流管线均维持在超高真空状态,以确保能量高效、靶向精准的放射治疗。该系统实现全天候运行,维护需求极低,且运行可靠性高。