Die Bedeutung der Temperaturkontrolle in der Kollimator-Prüfung am CERN
18.07.2023
Der Large Hadron Collider am CERN ist derzeit in ein umfangreiches Renovierungsprogramm involviert. Ein zentraler Baustein dieses Vorhabens ist die Entwicklung neuer Kollimatoren, hochsensibler Komponenten, die dafür verantwortlich sind, Partikel einzufangen, die von dem Strahl abweichen. Um optimale Leistung und Zuverlässigkeit dieser Kollimatoren sicherzustellen, ist eine präzise Temperaturkontrolle während der Tests erforderlich. Dazu verwendet CERN einen speziell modifizierten FL4006 Umlaufkühler von JULABO.
Modifizierter FL 4006 im Kollimator-Prüfstand
Die Rolle eines Teilchenbeschleunigers und seiner Kollimatoren
Um die Bedeutung der Temperaturkontrolle bei der Kollimatortestung besser zu verstehen, ist es wichtig, das grundlegende Funktionsprinzip eines Teilchenbeschleunigers und die entscheidende Rolle der Kollimatoren darin zu erfassen. Beschleuniger werden verwendet, um subatomare Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen und sie in Kollisionen zu bringen. Durch diese Kollisionen können Wissenschaftler die fundamentalen Kräfte und Bausteine der Natur erforschen, neue Erkenntnisse über das Universum gewinnen und unsere grundlegenden Kenntnisse über die Welt um uns herum erweitern. Die Teilchen werden im Beschleuniger von einem Magnetfeld geführt und fokussiert und bilden einen umlaufenden Strahl im Beschleunigerring.
Der Large Hadron Collider (LHC) ist der größte und leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Mit einem Umfang von 27 km liegt sein Ring unterirdisch im Grenzgebiet zwischen Frankreich und der Schweiz. Betrieben wird der LHC vom CERN, der Europäischen Organisation für Kernforschung und dem gleichzeitig weltweit größten Labor für Teilchenphysik.
Kollimatoren fungieren als wichtige Sicherheitsmaßnahmen, die dazu dienen, Partikel abzufangen, die von der vorgesehenen Strahlbahn abweichen. Denn abweichende Partikel stellen sowohl für die Beschleunigerkomponenten als auch für das Personal Risiken dar. Die Kollimatoren absorbieren diese fehlgeleiteten Partikel und schützen so den Rest des Systems. Daher ist eine umfassende Testung unerlässlich, um die Effizienz und Zuverlässigkeit der Kollimatoren zu gewährleisten.
Temperaturkontrolle bei der Kollimatortestung
Derzeit wird der Large Hadron Collidor samt seiner Kollimatoren grundlegend überholt, um ihn auf den neuesten Stand der Technik zu bringen und seine Kapazitäten für zukünftige Experimente und Entdeckungen zu erweitern. Die Kollimatoren werden dabei sorgfältig getestet, um genaue Ergebnisse und zuverlässige Leistung sicherzustellen. Ein wichtiger Bestandteil dieser Tests ist die Temperaturkontrolle: Durch präzise Temperatursteuerung und das Durchführen von Temperaturzyklen können Forscher die Reaktion der Kollimatoren auf thermische Schwankungen bewerten und die Wärmeleiteigenschaften messen. Dies ermöglicht eine umfassende Überprüfung der Fähigkeit der Kollimatoren, Temperaturänderungen zu bewältigen und effektiv Wärme zu leiten, um ihre Zuverlässigkeit und Effizienz bei der Erfassung abweichender Teilchen aus dem Strahl zu gewährleisten.
JULABOs Sonderlösung für die Kollimator-Testung
Durchflussregelventile und -messgeräte
JULABOs maßgeschneiderte Lösung zur Temperaturkontrolle
Bei den Kollimatoren-Tests hat sich das CERN für die Temperierungtechnik von JULABO entschieden. Als führender Anbieter präziser Lösungen zur Temperaturkontrolle haben wir - mit unserer Business Unit Solutions - im konkreten Fall einen Umlaufkühler FL 4006 so modifiziert, dass er für die Tests der Kollimatoren optimale Leistungen erbringt: Ausgestattet mit einer elektrischen Heizung, verfügt diese Temperaturregelungseinheit über zwei Durchflussmesser und Regelventile sowie je vier Temperatursensoren und Drucksensoren. Nahtlos integriert in den Testaufbau und von CERNs übergeordnetem System (PLC) gesteuert, gewährleistet diese Lösung von JULABO eine sorgfältige Überwachung und Kontrolle der Temperaturzyklen im Kollimator-Testprozess.