Coopération pour un accélérateur parfait

Le laser à rayons X SwissFEL permettra des observations à l'échelle atomique, jusqu'à présent impossibles, de structures et phénomènes les plus variés : il sera possible de filmer la manière dont les éléments les plus petits d'une réaction chimique se divisent pour former ensuite une nouvelle substance. La compréhension du détail de ces réactions va aider à rendre les processus de l'industrie chimique plus efficaces, plus économiques et plus écologiques. Il sera même possible de comprendre les détails de la construction de molécules biologiques vitales et d'étudier ainsi les bases nécessaires à la connaissance des procédés fondamentaux du développement de la vie. Ces connaissances devraient à leur tour être le départ du développement de nouveaux médicaments.

11'752 cellules en cuivre permettront la génération de la lumière à rayons X du SwissFEL.

Au SwissFEL la lumière à rayons X est émise par des électrons de haute énergie, forcés à parcourir une trajectoire sinusoidale. Un accélérateur de particules, linéaire et très puissant est donc nécessaire pour transmettre aux électrons l'énergie cinétique extrêmement élevée nécessaire à la production de rayons X, à partir desquels des réactions de la matière organique et inorganique pourront être observées pour la première fois. Les pièces cruciales de cet accélérateur linéaire, long de 300 mètres environ, sont fabriqués par la société Oerlikon Mechatronics. "Auprès des experts de la société Oerlikon, nous avons trouvé les compétences nécessaire à ce projet. La société dispose en effet de l'expérience dans les domaines de l'usinage de métaux, de la technologie des soudures et des salles blanches", explique Hans Braun, le chef de projet SwissFEL. La combinaison de ces compétences est recherchée et indispensable à la fabrication des cavités extrêmement précises pour l'accélérateur du SwissFEL. Il s'agit de fabriquer des cellules en cuivre permettant la configuration d'un champ électrique précis et prédéfinie pour l'accélération des électrons. Au total, l'installation va comporter 104 structures accélératrices, dont chacune sera composée de 113 cavités de cuivre de formes différentes.

Le nouveau projet amène de nouveaux défis

Le fait que la fabrication de ces cellules représente un défi technique particulier provient de la nouvelle méthode d’assemblage, utilisée pour l'accélérateur du SwissFEL. Le mot clé Bande-C désigne ici la gamme de fréquences de 5,72 GHz, à laquelle le champ électrique va osciller dans les cellules. L'augmentation de la fréquence permet de raccourcir la longueur du SwissFEL ce qui aura l'avantage de réduire sa consommation électrique explique M. Braun, mais elle augmente aussi les exigences au niveau de la précision des composants. Les formes de toutes les cellules de cuivre doivent être précises à ±1µm, le millième du millimètre, car il sera impossible de corriger leur disposition après assemblage en cavité.

L'installation de fabrication à Trübbach

Conformément au contrat de coopération signé ce jour, la méthode de fabrication des cellules développée au PSI verra sa réalisation chez Oerlikon Mechatronics qui en assurera la production en série. Oerlikon Mechatronics à Trübbach, dans le canton de Saint-Gall, s'est donc engagée à mettre au point l'installation pour l’usinage des cellules de cuivre à assembler dans un four de soudage spécial et à monter en structures accélératrice sur des poutres en granite. Cette commande permet à Oerlikon Mechatronics de repousser encore une fois les limites de la fabrication ultra-précise de composants et de se qualifier comme partenaire compétent des instituts de recherche explique Christoph Bischof (CEO d'Oerlikon Mechatronics).

À propos du PSI

L’Institut Paul Scherrer développe, construit et exploite de grandes installations de recherche complexes et les met à disposition de la communauté nationale et internationale. Les principales recherches de l’Institut sont centrées dans le domaine matière et matériaux, energie et environnement, santé. Avec 1400 collaborateurs et un budget annuel d’environ 300 millions CHF, le PSI est le plus grand centre de recherche de Suisse.

A propos d'Oerlikon

Oerlikon (SIX: OERL) figure parmi les consortiums leaders High-Tech spécialisé dans les constructions mécaniques. L'entreprise propose des solutions industrielles innovantes et des technologies de pointe pour l'industrie textile, les techniques du vide, des couches minces, des procédés de revêtement et des techniques nanométriques avancées. Comme entreprise d'origine Suisse de tradition centenaire, Oerlikon, avec ses 17 000 collaborateurs sur 150 sites dans 38 pays et un CA de 3,6 milliards de CHF en 2010, peut aujourd'hui être qualifiée de Global Player. En 2010, l'entreprise a investi 239 millions dans les études et recherches ; les 1200 experts d’Oerlikon développent actuellement les produits et prestations de service de demain. Dans de nombreux domaines, l'entreprise occupe la première ou seconde place sur les marchés correspondants.