Pompa a membrana per gas N 1200
Le pompe a membrana per gas KNF trasferiscono o comprimono gas e vapori e generano il vuoto senza contami...
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Panoramica casi di studioMiscele di gas ultra-pulite per gli esperimenti LHC del CERN
Perché un centro di ricerca nucleare leader a livello mondiale si affida alle pompe a membrana KNF
Da millenni l'umanità è stata ed è affascinata dall'universo. In questi giorni, i rilevatori di particelle del CERN hanno fatto alcune tra le scoperte più spettacolari sulla composizione dell'universo. Le pompe che fanno circolare miscele di gas specifiche attraverso questi rilevatori di particelle devono essere altamente affidabili e proteggere i gas dalla contaminazione. Per decenni, per soddisfare questi rigorosi requisiti il CERN si è affidato alle pompe a membrana KNF.
CERN – Ricercare la natura dell'universo
Di cosa è fatto l’universo? È a questa domanda fondamentale che il CERN cerca di rispondere. La base di ricerca leader a livello mondiale si occupa di sondare la struttura fondamentale delle particelle che compongono tutto ciò che ci circonda.
Posti nelle profondità del sottosuolo, in parte in Svizzera e in parte in Francia, vari acceleratori di particelle circolari e lineari sono utilizzati per esperimenti che hanno già portato a una serie di risultati rivoluzionari, come la scoperta del bosone di Higgs o l'isolamento dell'antimateria sotto forma di anti-idrogeno.
LHC – Indagare la materia
Al fine di annullare gli impatti ambientali come le radiazioni, il più grande acceleratore di particelle del CERN, il Large Hadron Collider (LHC), si trova a 100 metri di profondità. Il suo impressionante tunnel è largo 3,8 metri e lungo quasi 27 chilometri. In tale contesto, le particelle vengono accelerate fino a raggiungere una velocità appena inferiore a quella della luce e fatte scontrare tra loro. Una serie di rilevatori registra quindi i fenomeni che si verificano durante queste collisioni.
Quando le particelle cariche ad alta energia si scontrano con le molecole di gas nobili, lasciano una scia di ionizzazione. Questi piccoli segnali possono essere amplificati con campi elettrici e poi misurati elettronicamente per rivelare le tracce delle particelle con un elevato livello di precisione. Grazie ai risultati di questi esperimenti, gli scienziati del CERN possono approfondire la struttura della materia.
Molti gas coinvolti nel CERN
Per fornire la giusta miscela di gas ai rilevatori corrispondenti agli esperimenti del Large Hadron Collider, il CERN utilizza circa 30 sistemi di gas. La miscela di gas del rilevatorie è un mezzo sensibile. In essa, una moltiplicazione di cariche produce un segnale che viene poi registrato e analizzato.
Per questo, una composizione corretta e stabile della miscela di gas è fondamentale per il funzionamento affidabile degli esperimenti LHC. Le miscele di gas per questi rilevatori di particelle sono composte da gas nobili come argon, xenon, elio e altri gas come tetrafluorometano, tetrafluoroetano, esafluoruro di zolfo, isobutano e anidride carbonica.
Approfondire la ricerca sul bosone di Higgs
I quattro principali rilevatori di particelle del CERN sono noti come A Large Ion Collider Experiment (ALICE), ATLAS, Compact Muon Solenoid (CMS) e Large Hadron Collider beauty (LHCb). Il rivelatore CMS, nel caso del quale vengono utilizzate pompe a membrana KNF per purificare e far circolare le miscele di gas specifiche, è lungo 21 metri, largo 15 metri, alto 15 metri e pesa 14.000 tonnellate. Costruito in 15 sezioni, si trova in una sala a 100 metri di profondità vicino a Cessy, in Francia. Gli esperimenti CMS mirano principalmente a far progredire la ricerca sul bosone di Higgs, rilevato al CERN nel luglio 2012.
Ricircolo e recupero dei gas
I clorofluorocarburi, dannosi per l'ambiente e noti come freon, svolgono un ruolo essenziale nelle miscele di gas del rilevatore, in quanto consentono di ottenere le prestazioni del rilevatore necessarie per gli esperimenti con l’LHC (capacità di alta velocità, contenimento della moltiplicazione delle cariche, stabilità del rivelatore a lungo termine, ecc.). Per affrontare questo problema, i fisici che si occupano dell'LHC stanno attualmente conducendo ricerche sugli ecogas per la prossima generazione di rilevatori.
Inoltre, il team EP-DT Gas del CERN sta sviluppando sistemi di recupero dei gas per il grande esperimento, in aggiunta ai sistemi di ricircolo dei gas già utilizzati, nonché un sistema di ricircolo dei gas compatto e flessibile per le applicazioni di laboratorio, per eliminare qualsiasi emissione gassosa dalle attività del rilevatore. Il ricircolo e il recupero delle miscele di gas riduce anche i costi operativi del CERN.
CERN uses a multitude of gas mixtures that are composed of noble gases such as argon, xenon, helium, and other gases such as tetrafluoromethane, tetrafluoroethane,sulfur hexafluoride, isobutane, and carbonic dioxide.
Perché le pompe a membrana KNF?
Grazie al fatto di aver utilizzato per decenni le pompe a membrana KNF, il CERN ne conosceva l'affidabilità e apprezzava la flessibilità di KNF nell'implementazione di progetti e nella fornitura di soluzioni personalizzate. Pertanto, per purificare e far circolare le miscele di gas nel rilevatore di particelle CMS sono state scelte due pompe KNF.
Una terza pompa serve come backup in caso di guasto durante l'esperimento. Poiché le miscele di gas del rilevatore devono essere prive di contaminazione e la loro circolazione non deve essere in alcun modo compromessa, le pompe di processo KNF si sono rivelate la soluzione ideale grazie alla loro pulizia, alla tenuta ai gas e all'affidabilità.
Pompe appositamente personalizzate per il CERN
Le pompe attualmente in uso al CERN sono il risultato di una stretta collaborazione e di un elevato livello di personalizzazione. Basate su una KNF N 0150, le pompe presentano la geometria della testa della pompa di una KNF N 1200.
Sono state ulteriormente personalizzate combinando una membrana di lavoro con una membrana di sicurezza aggiuntiva che impedisce la fuoriuscita di gas nell'improbabile caso di una rottura. Nonostante l'alto livello di personalizzazione, in totale questo processo ha richiesto solo 18 mesi di sviluppo, compresi i rigorosi test di stabilimento.
"I rilevatori di particelle sono estremamente sensibili alla presenza di impurità in concentrazioni anche inferiori al livello ppm. Le pompe KNF sono state testate e garantiscono il soddisfacimento di questo requisito".
Roberto Guido, Project Leader, EP-DT Gas Team
Le pompe a membrana KNF sono state scelte per le loro eccezionali caratteristiche di pulizia, tenuta ai gas, affidabilità e capacità di essere personalizzate in base alle esigenze del CERN.
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Decenni di esperienza acquisita nella collaborazione di successo con i produttori leader mondiali in una vasta gamma di settori consentono a KNF di comprendere e fornire i componenti necessari per soddisfare applicazioni all'avanguardia. I nostri esperti KNF saranno lieti di rispondere a qualsiasi domanda sulla vostra applicazione specifica e di spiegarvi come potete trarre vantaggio dalle soluzioni KNF.
