1936年,在研究宇宙辐射时,物理学家卡尔-Carl D. Anderson 和 Seth Neddermeyer发现了一个以前未知的基本粒子:μ子。在许多方面,μ子与电子相当相似。然而,这两种粒子在两个方面有很大的不同:与电子不同,μ子在几微秒内就会自发衰变,而且μ子比电子重约200倍。它们的重量使μ子具有巨大的动能,因此它们可以在能量耗尽和衰变之前穿透几公里厚的岩石。μ子断层摄影术通过分析μ子的散射和速率行为来利用这一特性,当它们穿过较大的物体时,这为了解被筛选物体的材料组成带来了宝贵的启示。诀窍在于,调查所需的μ子辐射不必单独产生;相反,自然宇宙辐射中出现的μ子可以用于这一目的!

μ子断层扫描的潜在应用是非常多样化的。例如,几年前,研究人员利用介子识别了著名的吉萨大金字塔中一个30米长的空洞,这里也许是一个古代的埋葬地点。但是,介子并不仅仅有助于破译历史文物。以色列新成立的公司的产品还可以帮助破译历史文物。以色列初创公司Lingacom的产品是一个最好的例子,说明μ子辐射可以用于相当实用的问题,如土木工程项目中的土壤分析,或在核和放射性物质方面对运输集装箱进行筛选。为此,Lingacom公司的开发人员提出了两种不同的μ子探测器,一种是平面探测器(例如,用于区域扫描),另一种是管式探测器(例如,用于钻孔)。研究工作得到了充分的回报。Lingacom现在已经发展成为基于宇宙μ介子辐射的成像系统的领先供应商。公共机构也已经意识到Lingacom的创新理念。例如,作为欧盟著名的 "地平线2020 "计划的一部分,该公司作为COSMIC项目(www.cosmic-cbrne.eu)的协调者,在海港或边境口岸的航运集装箱自动扫描方面发挥着主导作用。无论何种应用,支持Lingacom公司探测器的令人信服的论据总是相同的:它们只使用天然宇宙μ介子辐射,因此不需要任何额外的辐射源就能获得令人印象深刻的测量结果。

尽管这些探测器被制造成各种形状,以支持不同的空间分辨率,但它们都遵循相同的工作原理:传入的μ子在位于探测器内部的惰性特殊气体混合物中引发电离和电子增殖。为此,必须首先将探测器置于真空中,然后以无污染的方式填充特殊气体,最后在投入使用前进行密封。三个具有挑战性的工艺步骤,在寻找生产探测器方面最可靠的解决方案时,Lingacom增加了三个具体目标。1)所有三个工艺步骤应合并为一个;2)探测器应能重复打开和关闭;3)解决方案应易于自动化,以便将来进行批量生产。听起来很有挑战性,对吗?但是。ISI,VAT的以色列销售伙伴,为这个雄心勃勃的问题想出了一个完美的答案 Lingacom和ISI热情地同意进行联合开发,ISI负责销售的工程师Shlomi Sofer对其基本想法描述如下。"通过与我们在瑞士的VAT同事密切合作,我们对23系列的标准泵出阀进行了调整,以满足Lingacom的特殊需求。在管式探测器方面,由于空间更为有限,我们使用DN25阀门。另一方面,对于平面探测器,我们可以使用DN40阀门"。在这两种情况下,与标准解决方案的关键区别在于插头:VAT的同事们开发了特殊的插头,而不是传统的泵出适配器,这些插头被挂在阀门机构上,一旦排空和随后的气体填充完成,就会起到真空密封的作用。之后,真空泵可以被移到下一个检测器上进行抽空/填充,而插头则留在已经完成的检测器中。但是,如果你真的要再次在探测器内工作怎么办?没问题! "与传统的捏合技术相比,塞子可以根据需要经常打开和关闭。因此,我们的方法不仅是夹断方法的一个可行的替代方案,而且它也更具有可持续性,因为它可以重复使用,"Shlomi Sofer自豪地解释道。"而且与阀门留在探测器上的方法不同,塞子不会受到沙子、水和其他环境因素的伤害!" 由于塞子提供了一个成型的密封,没有任何东西从探测器上突出来,需要额外的保护,就像夹层解决方案那样。VAT的负责销售经理Jürg Öhri也得出了一个非常积极的结论。"与其他已知的方法相比,塞子法是一种更安全、更可靠、更灵活的密封方法"。

在Lingacom公司的应用中,真空度在10-5至10-6毫巴之间;之后,惰性气体混合物(当然,其确切成分是公司的秘密)被填充到大气压力。因此,事实证明,为塞子提供一个标准的弹性体密封就足够了。"Jürg Öhri指出:"但如果有一个适当的金属密封,该解决方案可以很容易地扩展到UHV应用。有了金属密封,也很容易整合有关产品的制造相关的 "烘烤"(而弹性体密封在最高200°C的温度下达到其极限)。由于其广泛的专业知识,VAT和其国际销售伙伴在塞子的几何形状和密封技术方面都能对每个客户的需求作出具体回应。Shlomi Sofer满意地笑着说:"通过这种方式,插头可以精确地适应产品"。

在Lingacom,每个人都对这个解决方案非常满意。"由于创新的VAT技术,探测器的生产环境变得非常紧凑。" Lingacom公司的首席执行官David Yaish解释说。"此外,真空和非真空应用的结合使系统更加可靠,因为阀门不需要移动,因此外来粒子侵入的可能性大大降低。Shlomi Sofer恰当地总结了这次全方位的成功合作。"在市场上,只是没有其他替代捏合技术的方法。目前,生产过程仍然是手工操作,但由于将排空和气体填充结合成一个单一的工艺步骤,我们可以很容易地实现阀塞应用的自动化"。当然,这一伟大的成果很快就在研究界传开了;毕竟,清洁、可靠和一体化的真空关闭方法在许多其他行业也是迫切需要的。"就在前几天,我们带着一群感兴趣的企业家参观了我们的实验室,我们向他们详细解释了创新的VAT解决方案,"David Yaish总结道。"所有的反应都非常、非常积极!"