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適用於加速器的真空解決方案

Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions 擁有數十年的經驗以及與主要研究和醫療機構的強大合作關係,提供的不只是真空泵浦。我們提供全面的真空解決方案,包括腔體、計量表以及建立和運行超高真空 (UHV) 系統所需的所有組件。

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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。

我們適用於加速器的真空解決方案

憑藉我們全面的產品組合,我們為研究、醫療和工業加速器提供堅固、抗輻射的真空技術。從渦輪分子真空泵浦和乾式底泵浦到量測和分析工具,我們提供針對 UHV 效能、光束線可靠性和輻射耐受性進行優化的完整系統。

合適的產品
我們的技術包括:

  • 具有抗輻射能力的渦輪分子真空泵浦配備遠端電子設備
  • 乾式底泵浦
  • 移動式渦輪分子真空泵浦機組
  • 被動式壓力計量表
  • 氦氣檢漏儀和殘餘氣體分析儀 (RGA)
  • 使用模組化 RGA 系統進行 UHV 清潔度驗證
  • 客製化 UHV 腔體
  • 離子源

聯絡我們的真空專家,為您的加速器應用量身打造解決方案,或參閱我們的常見問題以取得更多資訊。

粒子加速器

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高能物理學

高能物理 (HEP) 加速器如同步加速器、迴旋加速器、線性加速器(直線加速器)和自由電子雷射 (FEL),對於探索基本物理研究次原子粒子至關重要。這些系統在極端環境中以極高能量運作。

合適的產品

真空要求

  • UHV 相容性:組件必須符合嚴格的清潔度和低脫氣標準。
  • 抗輻射性:在高輻射區域中持續運作。
  • 高可靠性:在高成本的研究環境中,最大正常運行時間至關重要。

關鍵應用

  • 粒子碰撞實驗(例如 CERN、LHC)
  • 適用於先進材料和結構分析的同步加速器光源
  • 適用於中子散射和材料研究的散裂中子源
  • 產生高強度 X 射線脈衝的自由電子雷射 (FEL)
  • 適用於低溫基礎設施的絕緣真空系統
  • 超導加速器環境中的氦氣回收與再液化系統

醫療線性加速器和其他應用

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醫療加速器需要高準確度、輕巧型設計以及持續正常運行時間,以符合嚴格的安全性和可靠性標準。這包括直線加速器離子束治療系統放射性藥物生產設施

合適的產品

真空要求

  • 精巧、乾淨的設計:特別適用於治療室和成像系統
  • 耐輻射性:長期抵抗電離輻射
  • 高可靠性:正常運行時間對病患治療排程至關重要

醫療應用

  • 質子治療:一種有針對性的放射治療,利用精確的質子束照射腫瘤,將健康組織的輻射暴露降至最低。
  • 放射性藥物:產生放射性及穩定的同位素,用於醫療成像與治療。
  • 放射治療系統:使用線性加速器(直線加速器)治療病患。

工業應用案例

  • 醫療產品的電子束滅菌
  • 交聯聚合物與修改電纜鍍膜

深入瞭解加速器

什麼是顆粒加速器?

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。

深入瞭解我們的真空技術手冊

低溫和熱管理在加速器真空處理法中扮演什麼角色?

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同位素產生)的長期可靠運作至關重要。

放射療法是如何運作以及什麼是直線加速器?

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。

加速器環境中使用哪種真空技術?

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

  • HiPace 產品系列採用抗輻射設計
  • 與遠端電子設備(TCP 350/TCP 1200)相容,可在輻射區域以外最遠 120 m 安全運行
  • 適合在光束線或散裂標靶附近直接安裝


乾式底泵浦

  • ACP 多級魯式真空泵浦:無氟、無油、與 NEG 相容、乾淨,因此適用於 UHV 系統
  • HiScroll 渦捲式真空泵浦和 MVP 15-4 AC 膜片泵浦:安靜、精巧、無油
  • COBRA NS 乾式螺旋式真空泵浦:氦氣密封性高達 1E-06 hPa (mbar)·l/s,非常適合氦氣回收裝置


移動式渦輪分子真空泵浦機組

  • HiCube Neo:可攜式解決方案,可快速抽空光束線區段和 UHV 腔體

量測

  • ModulLine:帶 TPG 500 顯示單元的被動式總壓力計量表

分析工具

客製化 UHV 腔體和組件

  • 採用精密工程設計,具備金屬密封、電拋光表面以及低脫附材料
  • 通過洩漏率、殘餘氣體光譜和清潔度驗收測試

離子束技術

  • EBIS 和 ECRIS 離子源
  • 可選的 LEBT(低能量光束傳輸)介面


所有組件均在加速器特定條件下進行測試,並部署在 CERN、ESS 和 XFEL 之類的先進設施。

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什麼是散裂中子源?

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。

真空系統如何支援粒子物理學和醫療應用中的加速器效能?

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。

什麼是加速器驅動系統 (ADS)?

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。

質子槍和照射腔體/加速器之間的真空泵浦要求有何不同?

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。

關於 Pfeiffer 產品的抗輻射性,重要的是什麼?

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

客戶案例研究

在領先的加速器專案和研究設施中實現卓越真空

European XFEL - X 射線自由電子雷射器,德國

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European XFEL 會產生超短 X 射線脈衝,以研究生物、化學和材料科學中的原子尺度結構。Pfeiffer 提供渦輪分子真空泵浦、客製化法蘭質譜儀計量表,以沿著光束線維持高真空和超高真空(HV/UHV)。

與 XFEL 控制器系統的客製化整合可確保運行安全、冗餘以及在高要求的實驗運行中將停機時間降至最低。

歐洲散裂中子源 (ESS),瑞典

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ESS 高能物理學的前沿設施,為以中子為基礎的研究設立全新標準。Pfeiffer 開發了客製化的真空解決方案,包括無鐵氟龍的渦輪分子真空泵浦和無油ACP 多級魯式真空泵浦作為底泵浦,可直接在散裂標靶附近使用。遠端電子裝置(長達 1000 m)和先進的材料選擇,可在極端輻射位準和熱符合下持續運作

LIGO - 重力波觀測站,美國

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在全球首次重力波偵測中,Pfeiffer 的解決方案被用於 LIGO 的四公里 UHV 光束線HiPace 渦輪分子真空泵浦和殘餘氣體分析儀有助於消除雷射干涉測量中的分子干擾。Pfeiffer 產品是洩漏偵測氣體診斷以及長期實驗中確保光束線真空品質的關鍵。

馬爾堡離子束治療中心 (MIT),德國

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這個最先進的設施提供高能質子碳離子束,用於精準的癌症治療。Pfeiffer 採用先進的工程技術,提供完整的真空系統,包括渦輪分子真空泵浦膜片泵浦PrismaPlus 質譜儀以及抗輻射計量表

從離子源到治療室的整個光束線保持在 UHV 下,以確保高能效、有針對性的放射治療。系統 24/7 全天候運作,將維護降至最低且可靠性達到最大。