瑞士的歐洲核子研究中心(簡(jiǎn)稱(chēng)為 CERN),是世界上最大的粒子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,也是目前世界最大的真空科研裝置。CERN 成立于 1954 年 9 月 29 日,總部位于瑞士日內(nèi)瓦近郊的梅漢(Meyrin)地區(qū)。它的主要功能是為高能物理學(xué)研究的需要,提供粒子加速器和其它基礎(chǔ)設(shè)施,以進(jìn)行許多國(guó)際合作的實(shí)驗(yàn)。歐洲核子研究組織已經(jīng)聘用大約三千名的全職員工,并有來(lái)自 80 個(gè)國(guó)籍的大約 6500 位科學(xué)家和工程師,代表500余所大學(xué)機(jī)構(gòu),在 CERN 進(jìn)行試驗(yàn)。
安捷倫真空(原瓦里安真空)與歐洲核子研究組織的合作可以追溯到到 1967 年,當(dāng)年的瓦里安(Varian)在意大利都靈(Torino)開(kāi)設(shè)了專(zhuān)門(mén)的工廠(chǎng),為 CERN 制造超高真空離子泵。這是安捷倫都靈工廠(chǎng)離子泵悠久歷史的開(kāi)始,也是 CERN 和瓦里安(現(xiàn)在的安捷倫)之間密集合作的開(kāi)始。從那時(shí)起,瓦里安及現(xiàn)在的安捷倫持續(xù)為 CERN 提供高真空和超高真空解決方案。
作為濺射離子泵和 ConFlat (CF)法蘭的發(fā)明者,瓦里安(Varian)開(kāi)創(chuàng)了超高真空時(shí)代,使真空系統(tǒng)的壓力范圍拓展到了1E-11 mbar(Torr)以下。1971年,300 臺(tái)抽速為 400 l/s 的濺射離子泵第一次被安裝到了強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) ISR(相交儲(chǔ)存環(huán))項(xiàng)目上,1983 年,融合安捷倫獨(dú)特技術(shù)并在此后幾十年都廣受歡迎的 Starcell 離子泵被安裝到了 LEP 項(xiàng)目,并在此后被 CERN 的幾乎每個(gè)大型項(xiàng)目列為標(biāo)準(zhǔn)配置。截止到目前,已經(jīng)有接近 3000 臺(tái)各種型號(hào)的安捷倫離子泵在 CERN 裝機(jī)。
重要項(xiàng)目介紹:LEP項(xiàng)目
大型正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(LEP)有史以來(lái)最大的電子-正電子加速器。LEP 于 1989 年 7 月投入使用,第一束光束于 7 月 14 日在對(duì)撞機(jī)中傳播。對(duì)撞機(jī)的初始能量被選擇為91 GeV,因此可以產(chǎn)生 Z 玻色子。LEP 在大約100 GeV 下運(yùn)行的 7 年間,它產(chǎn)生了大約 1700 萬(wàn)個(gè)Z粒子。1995 年,LEP 升級(jí)到第二個(gè)運(yùn)行階段,增加了多達(dá) 288 個(gè)超導(dǎo)加速腔,使能量增加了一倍,因此碰撞可能產(chǎn)生 W 玻色子對(duì)。對(duì)撞機(jī)的能量最終在 2000 年突破 209 GeV。LEP 于 2000 年 11 月 2 日關(guān)閉,以便在同一條隧道中建造大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)( LHC )。
安捷倫 StarCell 離子泵,就是當(dāng)年為了滿(mǎn)足 LEP 項(xiàng)目苛刻的真空要求而開(kāi)發(fā)的。1983 年,當(dāng)年的瓦里安(Varian)和歐洲核子研究中心的工程師們一起,在瓦里安都靈工廠(chǎng)和歐洲核子研究中心進(jìn)行了廣泛的測(cè)試,最終開(kāi)發(fā)出了 Starcell 離子泵并取得了巨大的成功——僅僅 LEP 項(xiàng)目就裝機(jī)了超過(guò)1,000 臺(tái) 。
重要項(xiàng)目介紹:LHC 項(xiàng)目
大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)是世界上最大,功能最強(qiáng)大的粒子加速器。它于 2008 年 9 月10 日首次啟動(dòng),至今仍是 CERN 加速器綜合體的最新成員。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)由 27 公里的超導(dǎo)磁體環(huán)組成,具有多個(gè)加速結(jié)構(gòu),可沿途增強(qiáng)粒子的能量。CERN 加速器復(fù)雜體是一系列能量越來(lái)越高的機(jī)器。每臺(tái)機(jī)器將粒子束加速到給定的能量,然后再將其注入鏈中的下一臺(tái)機(jī)器,下一臺(tái)機(jī)器將光束帶到更高的能量,依此類(lèi)推。大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是這條鏈中的最后一環(huán),在這里光束達(dá)到其最高能量。
在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)部,兩個(gè)粒子束在碰撞之前以接近光速的速度行進(jìn)。光束在單獨(dú)的光束管中以相反的方向行進(jìn)–兩個(gè)管保持超高真空,在長(zhǎng)達(dá)27公里的光束環(huán)上,每隔一段距離,就有一臺(tái)安捷倫離子泵在工作。
重要項(xiàng)目介紹:Linac4項(xiàng)目
在這里做的諸多研究中,研究可能成為未來(lái)能源——號(hào)稱(chēng)人造太陽(yáng)的可控核聚變實(shí)驗(yàn)最為出名。為了提高負(fù)氫離子的攜帶能量,CERN 設(shè)計(jì)了下一代的粒子加速器Linac4(直線(xiàn)加速器 4),并將 Linac4 安排為大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)2019 年-2020 年長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后的質(zhì)子束來(lái)源。當(dāng)離子準(zhǔn)備進(jìn)入質(zhì)子同步加速器增強(qiáng)器時(shí),Linac4 將離子加速到 160 MeV ,作為 LHC 注入鏈的一部分。此時(shí)負(fù)氫離子以每次 400 微秒的脈沖通過(guò)加速器。Linac4 加速負(fù)氫離子使之最終接近光速。在此過(guò)程中,為了離子能夠?qū)崿F(xiàn)更理想的運(yùn)動(dòng),實(shí)驗(yàn)必須在超潔凈的真空環(huán)境進(jìn)行。
同 CERN 的大多數(shù)的粒子加速器和世界各地多數(shù)的高真空實(shí)驗(yàn)室一樣,安捷倫離子泵被選為 CERN 長(zhǎng) 80 米,位于地面以下 12 米的 Linac4 的主泵。安捷倫離子泵的加入是該項(xiàng)目重要的里程碑。
作為關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù),從 CERN 早期的加速器到到最近發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī),基于安捷倫離子泵的超高真空環(huán)境一直是粒子物理學(xué)研究的關(guān)鍵和基本元素。安捷倫 StarCell 離子泵及近年來(lái)不斷推出的各種實(shí)驗(yàn)室儀器新產(chǎn)品,比如在高真空達(dá)到最大抽速的Vaclon Plus離子泵、鈦升華泵復(fù)合型離子泵、吸氣劑泵復(fù)合型離子泵等,被廣泛應(yīng)用于遍布全球各種的超高真空應(yīng)用,包括粒子加速器,醫(yī)用同步加速器,光源加速器,電子顯微鏡,表面分析等等。