加速器應用中的真空要求
加速器對真空系統提出了極高要求:超高真空度、抗電離輻射、與低溫相容以及 24/7 全天候運行穩定性。這些要求因應用領域而異,從高能粒子物理學到精密醫療治療,塑造真空組件的設計、工程開發和部署方式。
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顆粒加速器使用電源來產生電磁波,將帶電粒子(如電子、質子或離子)加速至非常高的速度。這些顆粒被導入實驗中,在實驗中相互碰撞或相互作用,以研究基本物理學或在醫療應用中提供治療。真空系統對於在超高真空狀態下可靠地加速顆粒至關重要,可將光束干擾降至最低。
顆粒和醫療加速器中的真空系統在運作期間會承受顯著的熱負荷。高能量光束和周圍零件通常會產生高溫,特別是在連續或脈衝光束環境中。為確保系統穩定性,將冷卻系統整合到真空腔體和組件中,以管理熱量並減少熱應力。
在使用超導技術的研究加速器中,低溫至關重要,將磁鐵和結構冷卻至極低溫度,以維持超導性並將能源損失降至最低。有效的熱管理對於維持超高真空狀態和確保敏感加速器製程(如顆粒傳輸、標靶照射或同位素產生)的長期可靠運作至關重要。
在放射治療中,針對性極高的治療光束將最大能量傳遞至腫瘤,同時將周圍健康組織的輻射曝露降至最低。質子治療是一種放射治療,使用加速質子實現精確標靶。
醫療線性加速器(直線加速器)是放射治療中常用的精密儀器,可產生高能量 X 射線或電子以形成準確鎖定腫瘤的治療光束。直線加速器亦可利用電子束治療靠近皮膚的表層腫瘤。
Pfeiffer 提供全方位的抗輻射和與 UHV 相容的真空技術,專為滿足研究加速器、醫療線性加速器和工業電子束系統的特定需求量身打造。產品系列包括:
渦輪分子真空泵浦
散裂中子源透過用質子或離子撞擊靶材來產生中子。這些中子用於物理、化學和材料科學等領域的調研。
真空系統對實驗裝置和線性加速器都至關重要。它們可確保帶電粒子束不受殘餘氣體分子污染,這對於光束的穩定性和精確性至關重要。在高能物理學 (HEP) 領域,維持超高真空 (UHV) 可減少散射和相位雜訊,從而在高能環境中進行準確量測。在醫療應用中,真空狀態可確保可靠的光束傳輸,適用於質子束療法等治療。
ADS 透過散裂產生中子束,其原理是讓質子高速撞擊靶材(通常由鉛或鎢等重元素組成)。這會引發散裂反應,釋放中子以供研究。
質子槍通常使用較小的真空泵浦。相比之下,照射腔體和加速器需要更大的真空泵浦。兩者都能確保最佳效能和可靠性。
Pfeiffer 的產品(包括渦輪分子真空泵浦和遠端電子裝置)專為高輻射環境而設計。這些真空泵在 CERN 已成功使用超過 40 年。我們的解決方案採用精選材料精心打造,能抵抗輻射並將脫氣降至最低。