다이아프램 가스 펌프 N 1200
KNF 다이아프램 가스 펌프는 가스와 증기를 이송 및 압축하고 유체의 오염 없이 진공을 만들어냅니다. 적용분야의 필요성에 따라 사이즈, 모터 타입, 컨트롤, 전압, 내화학성, 안전성, 진동...
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사례 연구 개요Ultra-Clean Gas Mixtures for CERN’s LHC Experiments (CERN : 유럽입자물리연구소)
세계 최고의 원자력 연구 센터가 KNF 다이어프램 펌프에 의존하는 이유
수천 년 동안 인류는 우주에 매료되어 왔습니다. 오늘날, 우주가 무엇으로 구성되어 있는지에 대한 가장 놀라운 발견 중 일부는 CERN의 입자 탐지기에 의해 이루어졌습니다. 이러한 입자 탐지기에 특정 가스 혼합물을 순환시키는 펌프는 신뢰성이 높고 가스가 오염되지 않도록 보호해야 합니다. 수십 년 동안 CERN은 이러한 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 KNF 다이어프램 펌프에 의존해 왔습니다.
CERN – 우주의 본질에 대한 연구
우주는 무엇으로 이루어져 있습니까? 이 근본적인 질문이 CERN이 해결하고자 하는 것입니다. 세계를 선도하는 이 연구 시설은 우리 주변의 모든 것을 구성하는 입자의 기본 구조를 조사함으로써 이를 수행합니다.
부분적으로 스위스, 부분적으로 프랑스의 깊은 지하에 묻혀 있는 다양한 원형 및 선형 입자 가속기는 힉스 입자의 발견이나 반수소 형태의 반물질 분리와 같은 이미 많은 획기적인 성과를 가져온 실험에 사용됩니다.
LHC – 물질에 대한 더 깊은 통찰력 획득
방사선과 같은 환경적 영향을 없애기 위해 CERN에서 가장 큰 입자 가속기인 LHC(Large Hardron Collider)가 지하 100미터(328피트)에 위치해 있습니다. 터널은 폭이 3.8미터이고 길이가 거의 27킬로미터입니다. 여기서 입자들은 거의 빛의 속도까지 가속되어 서로 충돌합니다. 그런 다음 일련의 탐지기가 이러한 충돌 중에 발생하는 현상을 기록합니다.
대전된 고에너지 입자가 비활성 가스 분자를 지나 충돌할 때, 이온화의 흔적을 남깁니다. 이러한 작은 신호는 전기장을 사용하여 증폭된 다음 전자적으로 측정하여 매우 높은 정밀도로 입자의 궤적을 알아낼 수 있습니다. 이러한 실험의 결과로부터, CERN 과학자들은 물질의 구조에 대한 깊은 통찰력을 얻게 됩니다.
CERN과 관련된 많은 가스들
CERN은 약 30개의 가스 시스템을 사용하여 대형 강입자 충돌기 실험(LHC)에서 올바른 가스 혼합물을 해당 탐지기로 전달합니다. 탐지기 가스 혼합물은 민감한 매체입니다. 그 안에서 전하 증식은 신호를 생성한 다음 기록되고 분석됩니다.
그렇기 때문에 정확하고 안정적인 가스 혼합물 구성이 LHC 실험의 안정적인 작동의 핵심입니다. 이러한 입자 탐지기의 가스 혼합물은 아르곤, 크세논, 헬륨과 같은 희귀 가스와 테트라플루오로메탄, 테트라플루오로에탄, 육불화황, 이소부탄 및 이산화탄소와 같은 기타 가스로 구성됩니다.
힉스 입자 연구의 발전
CERN의 네 가지 주요 입자 탐지기는 A Large Ion Collider Experiment (ALICE), ATLAS, Compact Muon Solenoid (CMS), and Large Hadron Collider beauty (LHCb)로 알려져 있습니다. KNF 다이어프램 펌프를 특정 가스 혼합물의 정화 및 순환용으로 사용하는 CMS 검출기는 길이 21m(68.9피트), 너비 15m(49.2피트), 높이 15m(49.2피트), 무게 14,000 미터톤입니다. 15개의 세션으로 구성되어 있으며 프랑스 세시 근처의 지하 100미터(328피트) 홀에 위치해 있습니다. CMS 실험은 주로 2012년 7월 CERN에서 탐지된 힉스 입자에 대한 연구를 진전시키기 위한 것입니다.
가스 재순환 및 회수
환경적으로 유해한 프레온으로 알려진 클로로플루오로카본은 LHC 실험에서 필요한 탐지기 성능(고율 성능, 전하 증식 억제, 장기간의 검출기 안정성 등)을 달성할 수 있기 때문에 탐지기 가스 혼합물에 필수적인 역할을 합니다. 이 문제를 다루기 위해, LHC의 물리학자들은 현재 차세대 탐지기를 위한 에코 가스에 대한 연구를 수행하고 있습니다.
또한 CERN의 EP-DT 가스팀은 이미 사용된 가스 재순환 시스템과 함께 대규모 실험을 위한 가스 회수 시스템을 개발하고 있으며, 탐지기 활동에서 가스 방출을 제거하는 실험실 장비를 위한 작고 유연한 가스 재순환 시스템을 개발하고 있습니다. 가스 혼합물을 재순환 및 회수하면 CERN의 운영 비용도 절감됩니다.
CERN은 아르곤, 크세논, 헬륨과 같은 휘귀 가스와 테트라플루오로메탄, 테트라플루오로에탄, 육불화황, 이소부탄 및 이산화탄소와 같은 기타 가스로 구성된 다수의 가스 혼합물을 사용합니다.
왜 KNF 다이어프램 펌프인가?
수십 년 동안 KNF 다이어프램 펌프를 구축한 CERN은 KNF가 얼마나 안정적인 성능을 발휘하는지 알고 있으며 프로젝트를 구현하고 맞춤형 솔루션을 제공하는 데 있어 KNF의 유연성을 높이 평가했습니다. 그래서, 두 개의 KNF 펌프가 CMS 입자 탐지기의 가스 혼합물을 정제하고 순환하기 위해 선택되었습니다.
세 번째 펌프는 실험 중에 고장이 발생할 경우 백업 역할을 합니다. 탐지기 가스 혼합물은 오염이 없어야 하고 순환이 손상되지 않아야 하므로, KNF 공정 펌프는 청결, 가스 기밀성 및 신뢰성으로 인해 이상적인 솔루션임이 입증되었습니다.
CERN을 위한 고객 맞춤형 펌프
CERN에서 현재 사용되는 펌프는 긴밀한 협업과 높은 수준의 맞춤화의 결과입니다. KNF의 N0150 펌프를 기반으로 KNF N1200 펌프의 헤드 형상이 장착되어 있습니다.
또한 작업 다이어프램에 추가 안전 다이어프램을 결합하는 별도 맞춤형 제작으로 예기치 않은 균열 발생 시 가스의 누출을 방지합니다. 높은 수준의 맞춤 제작에도 불구하고, 이 프로세스는 엄격한 공장 테스트를 포함하여 총 18개월에 불과한 개발기간이 소요되었습니다.
"입자 탐지기는 ppm 수준 이하의 농도에서도 불순물에 극도로 민감합니다. KNF 펌프를 테스트하여, 이 요구 사항이 충족되는지 확인합니다."
Roberto Guido, EP-DT 가스팀 프로젝트 리더
KNF 다이어프램 펌프는 뛰어난 청정도, 가스 기밀성, 신뢰성 및 CERN의 요구사항 맞춤화 능력 때문에 선택되었습니다.
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광범위한 분야에서 세계 선두 업체와의 성공적인 협업을 통해 얻은 수십 년간의 전문 지식을 바탕으로 KNF는 최첨단 애플리케이션을 충족하는 데 필요한 구성요소를 이해하고 제공할 수 있습니다. 당사의 KNF 전문가는 귀사의 특정 애플리케이션에 대한 질문에 성실히 답변하고 KNF 솔루션의 이점을 누릴 수 있는 방법을 설명할 것입니다.
