纪念特辑 | 离子泵发明 60 年,不仅这个世界,整个宇宙都被它改变了

 安捷伦 MKT 团队 安捷伦视界 2017-04-27
安捷伦发明离子泵 60 周年系列纪念活动启动
 
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1957 年,瓦里安发明了溅射离子泵,用于维持微波管的超高真空,以改善其使用寿命和性能。2011 年瓦里安真空部门并入安捷伦,溅射离子泵正式成为安捷伦产品家族重要的一员。安捷伦(原瓦里安)溅射离子泵和 ConFlat 法兰的发明,使科学界进入了超高真空时代,而那时起,安捷伦就包揽了离子泵技术的主要创新。时至今日,安捷伦向全世界主要学术界提供超高真空解决方案,并为许多实验室的粒子加速器和同步加速器以及全球大型物理项目设立了超高真空的认可标准。
经过 60 年的发展,离子泵悄然推动了尖端科技的发展,如今它“上天入地”,有时它远在天边,有时它近在眼前。作为关键的核心技术,安捷伦离子泵产生的超高真空环境,为包括粒子加速器、同步辐射光源、医用加速器、电子显微镜、表面分析仪等仪器的应用保驾护航。
使用安捷伦离子泵的部分重大科研项目:
帮助探索宇宙奥秘 —— 在美国 LIGO 探测 “引力波”中的应用
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激光干涉引力波天文台(LIGO)旨在通过直接检测到引力波来证实爱因斯坦广义相对论中的预言。LIGO 使用多公里超长引力波探测器,这个探测器由在美国的两个远距离分离的干涉器构成,一个在华盛顿,另一个远在利文斯顿。
2016 年 2 月 11 日,LIGO 宣布于 2015 年 9 月 14 日首次探测到引力波,证实了爱因斯坦 100 年前所做的预测。直接探测到引力波的存在成功弥补了爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。
LIGO 项目长达数公里的引力波探测器需要超清洁、稳定、无振动运转的高真空环境,以保证系统的正常运行。满足这种严格、充满挑战的条件,必须采用特殊定制的离子泵,而安捷伦特制的离子泵创造了其理想的真空条件。
 
帮助研究未来能源 —— 在瑞士 CERN 直线加速器和强子对撞机中的应用
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瑞士的欧洲核子研究中心(CERN),是世界上最大的粒子物理学实验室。在这里做的诸多研究中,研究可能成为未来能源,号称人造太阳的可控核聚变实验最为出名。
为了提高负氢离子的携带能量,CERN 设计了下一代的粒子加速器“直线加速器 4”(Linac4),并将 Linac4 安排为大型强子对撞机(LHC)2019 年-2020 年长时间停机后的质子束来源。当离子准备进入质子同步加速器增强器时,Linac4 将离子加速到 160 MeV ,作为 LHC 注入链的一部分。此时负氢离子以每次 400 微秒的脉冲通过加速器。Linac4 加速负氢离子使之最终接近光速。在此过程中,为了离子能够实现更理想的运动,实验必须在超洁净的真空环境进行。
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同 CERN 的大多数的粒子加速器和世界各地多数的高真空实验室一样,安捷伦离子泵被选为 CERN 长 80 米,位于地面以下 12 米的 Linac4 的主泵。安捷伦离子泵的加入是该项目重要的里程碑。
帮助治疗癌症 —— 在意大利 CNAO 粒子加速器中的应用 
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对使用质子或重离子治疗肿瘤的医疗系统而言,安捷伦是核心供应商。该医疗系统常被称为“强子治疗”系统,是以极高的精度、低辐射、完全非接触式”烧死”肿瘤细胞来治疗癌症,这种方法是不需要开刀的、最有效的癌症治疗方法。
粒子物理学告诉了我们有关 x 射线(和一般的光子)传播和扩散(”散射”)进入人体的方式是有限制的。另一方面,物理学表明使用质子或重离子(即碳离子)能够更好的控制到达人体内肿瘤处的能量。最厉害的是质子束的扩散相对光子来说可以控制在更精确的范围内,可以集中能量在肿瘤上而保留很多周围的细胞组织不被误伤,减少辐射剂量、减少附带组织损伤、减少治疗周期。它在治疗非常危险的肿瘤(即脑肿瘤或眼睛肿瘤)时具有巨大的优势 ,尤其是在小儿外科手术中,可提供无需手术的治疗方案。二十多年前,这种机器还只是存在于幻想中,而如今它已经奋斗在癌症治疗的前线。
肿瘤强子治疗国家中心(CNAO)是意大利帕维亚用碳离子和质子治疗放疗抗拒或不能手术的肿瘤的创新、先进的临床机构,其专门为肿瘤治疗设计和建造了同步加速器。该同步加速器是由核物理研究所、日内瓦欧洲核子研究中心和其他国家、国际机构、大学的合作实现的,其中安捷伦离子泵在此系统中提供了最佳的洁净超高真空环境。
 


 
今年是离子泵发明的第 60 周年,为了庆祝它的生日,同时向更多的中国用户分享这 60 年来高真空技术的应用经验,安捷伦将特别举办一系列的纪念活动:
 
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更多活动详情,请继续关注后续文章。
点击阅读原文,查看离子泵的详细介绍。
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