用VAT真空阀门构建宇宙未知世界
VAT与世界上最大的粒子物理实验室欧洲核子研究组织(CERN)进行了长期合作。由专门的VAT团队开发的隔离阀有助于保持欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)内超高真空(UHV)的需求。 (3分钟阅读)
激光干涉仪引力波天文台(LIGO)是为了探测100多年前爱因斯坦广义相对论预测的引力波而设计的。麻省理工学院物理学教授、LIGO所基于的激光干涉仪的发明者雷纳·韦斯解释说:“引力波的发现不仅仅是理论物理学中另一个不起眼的里程碑,更是一种观察宇宙的全新方式。”
2015年9月14日,LIGO系统检测到一个非常轻微的中断——这是首次直接探测到引力波。研究人员证实,该中断是一个引力波的信号,来自一对距离地球13亿光年的大质量黑洞的猛烈碰撞引起的。
VAT区域销售经理约书亚·勒博是引力波的忠实粉丝:“这一发现是科学界的一个历史性时刻——它证明了爱因斯坦关于引力波存在的预测是正确的,引力波是时空结构中非常细微的涟漪。该项目的创始人——加州理工学院的巴里·巴里什和基普·索恩,以及麻省理工学院的雷纳·韦斯——都因他们的研究成果而共同获得了2017年诺贝尔物理学奖,可谓是实至名归!”
LIGO系统是基于两个相同的且巨大的探测器,分别位于路易斯安那州的利文斯顿和华盛顿州的汉福德,相距1865英里。每个探测器由两根不锈钢真空管(由保护性混凝土管覆盖)组成,高约12英尺,长4公里(2.5英里),呈L字形排列。由于这些管道非常长,以及地球的曲率,管道两端离地约一码,以保持其绝对平坦。
每个L字形探测器本质上都是一个由激光束穿过的巨大真空室。这些激光在每根管道的两端用镜子反射回来。一个经过的引力波在一个管道里拉伸空间,同时在另一个管道里收缩空间,收缩的量很小,导致光束穿越隧道的时间发生微小变化。这种滞后在LIGO的探测器中触发了一个警报。
在LIGO上线之前,需要对巨大的不锈钢真空室进行真空处理。经过40天的抽气,LIGO实现了地球上有史以来最纯净的真空之一,其密度是海平面大气的万亿分之一,即10-9毫巴,是超高真空应用中的典型压力点。
“不幸的是,我们从一个劣质来源购买了用于主端口的大阀门,48英寸和44英寸,并在LIGO管道的较小端口上安装了VAT真空阀(10英寸)。”麻省理工学院的物理学家雷纳·韦斯解释说,“VAT阀门的性能完美无缺,而大阀门却给我们带来了无尽的麻烦。我们现在吸取了教训!”
LIGO订购了86个VAT的UHV插板阀,按照客户的要求,在ISO 6级洁净室中进行组装。10.8系列超高真空插板阀广泛用于超高真空隔离应用,采用VATLOCK技术,密闭可靠,在阀门密封处没有任何摩擦。VATLOCK的一个关键特征是它被锁定在关闭位置,消除了因气动故障而导致的真空泄露风险。
VAT产品经理马库斯·波普勒博士补充说:“经过现场验证的10.8系列超高真空插板阀具有许多技术创新,有助于保持清洁的真空环境:‘无油’机械装置、‘硫化阀板’、VATSEAL金属密封以及边缘焊接波纹管。在最后一步,我们的高纯度清洁工艺保证了VAT真空阀是同类产品中最好的。”
“这些阀门的特点和VATLOCK技术保证了最低的放气和渗透率,这支持了LIGO对清洁的超高真空环境的需求。”VAT产品经理沃尔夫冈·尼斯纳补充说。
LIGO的工程师继续提高探测器的灵敏度。这些升级将大大增加LIGO的能力,并成倍增加探测器现在可以观测到的空间。自2015年首次发现引力波以来,引力波探测的数量证明了这些改进的成功——LIGO已经继续识别了超过30个其他的引力波探测,大部分都来自碰撞的黑洞。
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