Over 10 years we help companies reach their financial and branding goals. Engitech is a values-driven technology agency dedicated.

Gallery

Contacts

411 University St, Seattle, USA

engitech@oceanthemes.net

+1 -800-456-478-23

Artykuły
Produkcja elektroniki dla FAIR

Semicon pozyskał kontrakt na produkcję elektroniki do systemu monitorowania magnesów nadprzewodzących dla FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research).

Europejski Ośrodek Badań Antyprotonów i Jonów (FAIR) to nowy kompleks akceleratorów cząstek elementarnych budowany aktualnie w Darmstadt (Niemcy). Podstawowym zadaniem FAIR jest generacja wysokiej jakości i wysokiej intensywności wiązek jonów do zaawansowanych eksperymentów naukowych w obszarach astrofizyki jądrowej, skompresowanej materii barionowej (badanie gwiazd neutronowych), badań nad antymaterią, fizyki plazmy i jej zastosowania w naukach technicznych i biologicznych (terapia nowotworowa).

Synchrotron ciężkich jonów SIS100 oraz nadprzewodzący separator Super-FRS to główne urządzenia obiektu FAIR. W synchrotronie SIS100 magnesy nadprzewodzące są wykorzystywane do prowadzenia wiązki na pożądanej orbicie odniesienia, podczas gdy magnesy o dużej średnicy w separatorze Super-FRS są używane jako spektrometr magnetyczny do badań rzadko występujących jonów i jąder.

Rys. 1 - Kompleks GSI oraz przyszły system FAIR (źródło GSIFAIR)
Rys. 1 – Kompleks GSI oraz przyszły system FAIR (źródło GSIFAIR)

Wykorzystanie zjawisk nadprzewodnictwa elektrycznego umożliwia uzyskanie bardzo wysokich gęstości prądu elektrycznego w cewkach magnetycznych, co z kolei zapewnia zwartą konstrukcję kompletnego rozwiązania. Dodatkowo, dzięki zerowej rezystancji dla prądu stałego minimalizowane jest zużycie energii. Podstawowym niebezpieczeństwem w systemie jest utrata nadprzewodnictwa (przejście do stanu zerowej rezystancji elektrycznej). Przejście od stanu nadprzewodnictwa do stanu normalnego przewodzenia (rezystancyjnego) jest nazywane wygaszaniem (ang. quench). Aby zapobiegać poważnym uszkodzeniom, wygaszoną cewkę nadprzewodzącą należy natychmiast wyłączyć, a zgromadzoną energię elektryczną rozładować.

Z tego powodu urządzenia wyposażone w takie magnesy muszą być wyposażone w system monitorowania obwodów nadprzewodzących – tzw. FAIR Quench Detection System (F-QDS).

Detekcja wygaszania jest oparta na monitorowaniu napięcia. System wykrywania składa się z części analogowej i cyfrowej. Podstawową funkcją części analogowej jest wykrywanie błędu napięcia. Płytka układu analogowego występuje w kilku wariantach, aby obsłużyć różne typy magnesów stosowanych w urządzeniach. Natomiast płytka części cyfrowej zapewnia zdalne sterowanie jednostką detekcyjną i umożliwia akwizycję danych.

Rys. 2 - System monitorowania obwodów nadprzewodzących F-QDS
Rys. 2 – System monitorowania obwodów nadprzewodzących F-QDS

W ramach zawartego kontraktu Semicon wyprodukuje ponad 1500 systemów detekcji wygaszania do monitorowania urządzeń FAIR. Urządzenia powstaną w kilku konfiguracjach, które przewidziane są do zastosowania w różnych obwodach FAIR. Elektronika będzie stale eksploatowana w akceleratorze przez okres co najmniej 15 lat. Postawione zostały zatem wysokie wymagania dotyczące długoterminowej stabilności płytek PCB, a co za tym idzie, jakości ich wykonania, montażu oraz samych komponentów. Projekt podzielono na szereg faz włączając testy produkcyjne i jakościowe.

Rys. 3 - Moduł nadprzewodzącego magnesu dipolowego do akceleratora cząstek SIS100 (GSI)
Rys. 3 – Moduł nadprzewodzącego magnesu dipolowego do akceleratora cząstek SIS100 (GSI)

Semicon realizuje już podobne projekty dla wielu ośrodków badawczych z całego świata, w tym również dla największego na świecie akceleratora cząstek LHC (Large Hadron Collider), znajdującego się w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych CERN.

 

Autorzy: Piotr Ciszewski, Mariusz Sochacki – Semicon Sp. z o.o.