Nye overflader skal udvikle kraftigere magneter til CERN

Lars Pleth Nielsen

Jeg er din kontaktperson

Skriv til mig

Indtast venligst et validt navn
Eller dit telefonnummer
Sender besked
Tak for din besked
Vi beklager

På grund af en teknisk fejl kan din henvendelse desværre ikke modtages i øjeblikket. Du er velkommen til at skrive en mail til Send e-mail eller ringe til +45 72201585

3D print af emner

Nye overflader skal udvikle kraftigere magneter til CERN

Teknologisk Instituts Tribologicenter har sammen med Aarhus Universitet og en ph.d.-studerende forsket i og udviklet en ny elektrisk isolerende aluminiumoxid belægning.

Belægningen skal testes og eventuelt anvendes i en kommende opgradering af den internationale partikelaccelerator hos CERN, der ligger på grænsen mellem Schweiz og Frankrig. En aluminiumoxid-belægning på 40 mikrometer er en usædvanlig tyk PVD-belægning.

- I forbindelse med opgraderingen af CERNs partikelaccelerator til endnu højere energier er der to muligheder. Enten kan man øge radius af den cirkulære tunnel eller øge magnetfeltet og bibeholde den eksisterende tunnel under jorden. Det sidste er den billigste løsning, hvorfor CERN arbejder på at udvikle endnu stærkere superledende magneter til den 27 km lange partikelaccelerator, forklarer centerchef ph.d., HD(O) Lars Pleth Nielsen, Tribologicenteret.

Arbejdet med at udvikle og kontrollere en stabil aluminiumoxid deponeringsproces og ikke mindst at forstå, hvordan forskellige procesparametre påvirker de mekaniske og elektriske egenskaber, når belægningen dannes, har været en længere proces. Dette har nu ført til lanceringen af to kommercielle nye produkter i regi af Teknologisk Instituts Tribologicenter.

- Det er netop opgaver som disse der presser vores udvikling til det yderste. Jeg tror, at jeg med stolthed kan sige, at der findes ikke nogle forskergrupper i hele verden der har belagt 3D-printet emner med 40 mikrometer aluminiumoxid med vores metode. Dette er en enestående bedrift, siger Lars Pleth Nielsen.

- Dette kan vi kun gøre fordi vi har det bedste udstyr, dygtige folk og samarbejde med førende universiteter inden for forskning og udvikling af tyndfilm, fastslår han.

Belægningen fremstilles ud fra en såkaldt reaktiv PVD sputteringsproces i et ilt/argon plasma-miljø, hvor ilt reager med aluminiums atomer fra aluminiumstargets under dannelse af en optimeret aluminiumoxid-belægning.

I starten af februar kom der en forespørgsel på belægning til 3D printede metalemner i forbindelse med fremstilling af en prototype af den nye superledende magnet til CERN.

CERN accelerator

Luftfoto af CERN.

- Belægningen skal kunne modstå en meget høj opvarmning til 680 °C uden at de funktionelle egenskaber reduceres, hvilket også gælder ved magnetens arbejdstemperatur der er 1.9 K – det vil sige -271,25 °C. Den nedkølede magnet belastes af kraftigt pres, hvilket giver høje krav til tolerancerne for at undgå skader pga. overkompression, siger dr. Christian Hannes Loffler, der er CERNs ansvarlige for udviklingen af de nye 11 tesla (T) dipolmagneter.

Teknologisk Institut har nu leveret belagte afstandsstykker til fire sæt magneter til CERN.

Breakdown-spændingen er blevet bestemt til 25 kV/mm hvilket er inden for CERNs specifikationer. Breakdown-spændingen er stabil efter adskillige termiske cykler mellem 950 K og 70 K. Prototypemagneter vil i de kommende måneder blive produceret baseret på de afstandsstykker, som har været under behandling på Tribologicenteret på Teknologisk Institut.

Yderligere oplysninger
Centerchef Lars Pleth Nielsen, Teknologisk Institut Mobil: 7220 1585, mail: lpn@teknologisk.dk.