同步加速器成为主流

循环经济的一环

Mottainai 是一个日语短语，意思是 "真是浪费！"环保主义者用它来描述资源、食物或材料的无谓丢弃。近年来，它已成为日本可持续发展运动的一个热门词汇，但在国际层面上也是如此。与西方国家相比，日本文化总是更重视社会的利益而不是个人的利益。因此，鉴于日本在电子和材料设计等行业领域的技术领先地位，日本对可持续技术和材料的新努力并不令人惊讶。新的3GeV同步辐射设施就是这种努力的结果。它被设计成位于日本中心的世界五大同步加速器之一的大型SPring-8的 "低成本兄弟"，加强了该国东部地区的研究基础设施的密度。它反映了日本公司对获得更多同步辐射的高度需求。

同步加速器是高度复杂的真空设施，其中电子在一个大直径的圆上被加速和引导，以发射特定的辐射。3GeV设施的周长为349米。它专注于软X射线光谱，这对研究有机功能材料、磁性材料以及用于药物、食品和医疗的碳基分子非常有趣。这些都是可持续经济的主要材料和核心技术。例如，功能性有机分子，如可生物降解的塑料或新型太阳能电池材料，有望大规模进入循环可持续经济。此外，对磁性自旋电子器件的研究旨在通过提高速度和能源效率来取代硅基芯片。这解决了数字化时代的一个主要问题，即IT系统在世界电力消耗中的份额越来越大。

为了创造同步辐射，需要在一个由管子组成的环内建立和维持超高真空。对3GeV设施来说，及时有效的维护是一个重要的因素，因为该项目旨在向私营工业公司提供同步辐射，而这些公司通常在紧张的项目计划中工作。

电子在储存环火车旅程中舒适地运行

作为定制真空阀解决方案的专家，VAT已经为3GeV设施的老大哥SPring-8制造了真空阀和部件。管理大型真空系统的一个策略是通过全金属RF-扇形阀将其分成不同的真空区。在一个区域发生泄漏或需要维护的情况下，其他区域可以保持在真空状态，而只有泄漏或需要维护的部分可以被排放和维修。这种解决方案也限制了通过环境空气渗透到受影响部分的泄漏造成的污染。

此外，为了设置新的实验，实验端站也需要定期排气，因此也要用闸阀进行分离。这些阀门占地面积小，长期性能可靠，并具有优化的粒子性能。

一般来说，同步辐射存储环中的扇形阀是真空系统中比较复杂的部件之一，因为电子束会经过它们。每一个阀门都是对高频引导的中断，它使同步辐射环中的电子保持运转。如果这些中断没有得到补偿，就会导致同步辐射的衰减或强度损失，并降低光束的寿命。

"这是我们的核心业务，我们可能是世界上唯一能够设计和制造射频全金属扇形阀的公司，能够以所需的精度弥合射频导向，"VAT的高级销售经理Takaki Kobayashi解释说。47系列XHV射频全金属闸阀是VAT的主力产品，用于世界上几乎所有同步加速器存储环的分段。该阀门可以密封真空。它们的可重复性关闭经过了超过10.000次开/关的测试。仅用金属部件实现这一目标是一个挑战，但它需要确保在同步加速器中遇到的高达108格雷的恶劣辐照环境中的耐久性，以及支持存储环中的低真空压力。"然而，主要的困难是射频桥孔的设计，需要单独适应每个同步加速器"。射频桥保持射频引导以及通过阀门的电接触。它确保阀门与环的射频特性相匹配，从而使电子保持在轨道和速度上。

由于这个原因，3GeV设施的工程师在早期规划阶段就与VAT联系，要求定制扇形阀。在与瑞士的工程师直接讨论细节后，要求被明确，VAT交付了一个原型进行测试，阀门的性能非常好。然而，在3GeV设施中还安装了更多的VAT技术。"我们的快速关闭阀可以保护环形的主真空系统，防止故障的实验端站破坏真空。这在作为多用户环境运行的同步加速器中是一个非常重要的功能"，Takaki Kobayashi阐述道。在不到10毫秒的时间内，快门将泄漏的实验站与存储环的真空系统分离，给前端阀门提供时间将实验站密封起来。

向可持续发展之路演变的循环

3GeV同步辐射环现在正处于最后的建设阶段。最终，它将包含800多个来自VAT的阀门和部件。预计将于2023年发射，许多日本的公私合营企业已经在为第一批实验做准备。"很高兴参与这样一个复杂的项目，并促进我们国家对技术驱动的可持续性的雄心。VAT在同步辐射设计方面的技术知识在日本非常受欢迎，"小林孝明知道。但更多的是，VAT承认日本在为可持续发展的未来提供技术解决方案方面的先锋作用。继续前进!