拍摄一部真实生活的地下电影

瑞士在地下工程方面有着悠久的传统,并因在19世纪修建哥达隧道而闻名于世。该国最新的高科技隧道之一是位于保罗-舍勒研究所(PSI)的瑞士自由电子激光器(SwissFEL),它在长达740米的隧道内产生超短的X射线脉冲。它是全世界科学家研究支配我们人类生活的生物化学过程的新工具。SwissFEL的X射线非常耀眼,将来甚至可以实时跟踪活细胞中的化学反应,这对每个生物学家来说都是一个令人兴奋的前景。

PSI的科学家们是想拍摄关于支配我们日常生活的自然过程的电影的导演。化学结构对软X射线辐射是可见的,但反应--例如叶绿素中的光吸收--发生的时间非常短,只有几飞秒。这比消费电视的图像重复率快十万亿倍。因此,X射线脉冲需要非常短,以使这些快速的生物变化可视化。脉冲是由740米长的管内小电子束的加速产生的。该管被保持在10-12mbar的超高真空(UHV)下,以确保电子在内部的无阻碍运动,不受任何环境空气分子的干扰。真空条件需要在所有操作时间内保持,因为电子的行进路径是产生超短X射线脉冲的关键。一旦处于高速状态,这些电子就会被磁铁引导到一个类似波浪的轨迹上。而这种弯曲的运动是导致它们发出X射线辐射的原因。

X射线脉冲是科学导演的照相机,它们被引导到科学家进行实验的终端站。最新的Maloja终端站使用SwissFEL的Athos光束线的软X射线光谱,实时了解单个原子、分子和纳米粒子在受控操作后的化学和电子结构变化。"PSI高级科学家Kirsten Schnorr博士解释说:"为了使实验顺利进行,将来自SwissFEL的光束与我们的样品以及我们用来操纵和探测被调查材料的任何其他激光光束非常准确地对准是至关重要的。"这通常是非常繁琐和耗时的工作,我们不能指望SwissFEL的其他操作员等待我们完成。因此,我们需要一个解决方案,以便在SwissFEL环境的其他部分继续运行的同时,能够对终端站进行实验准备。

根据客户需求定制的VAT专用阀

一个常见的解决方案是实施一个分段阀,将终端站与SwissFEL的超高真空部分分开。"然而,我们在市场上找不到任何可以让我们的三个不同的对准光束通过的阀门,"Schnorr博士回忆说。"当你是像SwissFEL这样复杂的技术环境的一部分,并且你需要一个质量可靠的定制解决方案,你不能只是去下一个车间。我们需要确保它始终能够工作,并且不会妨碍主设施的超高压。幸运的是,我们知道VAT已经参与了SwissFEL项目,于是我们向他们寻求帮助"。

VAT是PSI的长期合作伙伴,已经为SwissFEL项目提供了多个高质量的UHV级别的部件。这些部件包括从01.0和10.8系列的闸阀,跨越54.0全金属角阀,到59.0类型的精细定量阀。"当涉及到像SwissFEL这样复杂的科学环境中的超高真空应用时,VAT通常是项目的一个组成部分。当涉及到超高真空阀门时,我们提供了一个独特的产品目录,"VAT销售经理Andreas Dostmann解释说。

"然而,当Schnorr博士就带有三个确定角度的对准窗口的闸阀与我接触时,我知道这不是一个现成的产品。因此,我决定请我们的工程师为Maloja站专门设计。" 在与PSI就技术要求进行了一些快速的技术交流后,VAT设计了闸阀,选择了合适的窗口材料以确保激光的无障碍穿透,并将组装好的闸阀送到Maloja终端站进行安装。

追求进步的共同目标

"我们对Maloja终端站的新对准闸阀非常满意。现在,我们可以在不影响主设施的情况下,彻底准备好我们的复杂实验,分辨率可达10飞秒。当向SwissFEL打开闸门时,我们可以立即使用超短X射线脉冲的迷人特性,并在工作中享受我们精心准备的实验,"Kirsten Schnorr总结说。"我们非常感谢VAT公司的灵活性,可以在最短的开发时间内设计出符合我们需求的定制解决方案"。

"我知道,我们内部有专门的技术,可以迅速解决这类技术问题。"Andreas Dostmann说道。"但更重要的是,我们公司始终有雄心壮志,要通过定制解决方案为技术进步作出贡献。我们不介意把工程时间用于为每个客户寻找一个完美的解决方案"。这就是为什么保罗-舍勒研究所(PSI)是VAT最老的客户之一,也是拥有个位数的客户数量的原因之一。

SwissFEL的隧道设计让人联想到哥达山直接穿过阿尔卑斯山,而终点站则以瑞士的山口命名,带你越过阿尔卑斯山的顶峰。这也符合他们的目的:科学家们的目标是将我们的生物过程可视化,即,是什么让我们成为人类。就像Maloja山口的蛇形路线一样,他们需要在登顶的路上轮流前进。VAT 将在他们能做到的地方提供帮助。