L'art de l'ingénierie est généralement compris comme l'art de concevoir et de fabriquer des dispositifs qui rendent possibles des réalisations techniques de haut niveau. Cette galerie montre en cinq images que ce terme peut également être compris d'une autre manière, si l'on considère les appareils détachés de leur fonction réelle comme des œuvres d'art ayant une esthétique qui leur est propre.
La source d'électrons: C'est là que commence le voyage des électrons libres éponymes du laser à rayons X à électrons libres SwissFEL. À l'intérieur de la source de la taille d'une roue de voiture, les électrons sont arrachés à une couche de semi-conducteur et accélérés jusqu'à la vitesse de la lumière dans les premiers centimètres de leur trajet. C'est à cette vitesse qu'ils sortent ensuite de l'ouverture centrale de la source d'électrons. Pour une accélération parfaite, l'intérieur de la source doit avoir une surface de cuivre extrêmement lisse. Une technique spéciale d'usinage au diamant a donc été utilisée pour le polissage final. L'énergie d'accélération élevée de la source d'électrons provoque également le réchauffement des composants essentiels. Un anneau de tuyaux d'eau en acier inoxydable contrecarre cette tendance et maintient la température constante avec un écart de quelques millièmes de degré Celsius.
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
Tableau des patients pour la protonthérapie: Au PSI, les patients souffrant de certains types de cancer sont traités par faisceaux de protons. Les protons détruisent efficacement la tumeur et ne causent pratiquement aucun dommage aux tissus sains environnants. Il est crucial pour la réussite du traitement que le faisceau frappe la tumeur avec précision. Cela est possible grâce à cette table de patient, sur laquelle est fixé le canapé, sur lequel le patient se repose à son tour. La table peut être déplacée avec une précision millimétrique afin que le patient puisse être positionné avec précision dans le faisceau. Cependant, la table se plie inévitablement sous le poids du canapé et du patient. L'une des réussites techniques de cette table est donc que cette flexion peut être prévue avec précision et donc prise en compte lors de la planification du traitement. La table a été développée dans le cadre d'une coopération entre le PSI et la société Schaer Proton AG de Flaach ZH. Schaer Proton vend maintenant des tables de patients aux centres de protonthérapie du monde entier.
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
Amplificateur haute fréquence: Cette pièce d'ingénierie électrique de taille humaine est encore un prototype soumis à des tests approfondis. Bientôt, cependant, cet amplificateur générera un fort champ électrique alternatif qui accélérera encore plus les électrons de la SLS. Les électrons ainsi accélérés vont alors émettre la lumière caractéristique des rayons X utilisée dans de nombreuses expériences. Les précurseurs de cet amplificateur encore utilisé aujourd'hui sont les klystrons. Ils sont considérablement plus grands et nécessitent un équipement supplémentaire important, par exemple pour le refroidissement et le blindage. Le nouvel amplificateur a également l'avantage de se composer de 108 composants identiques. Les différents éléments sont disposés en six colonnes et reliés entre eux par de nombreux câbles, de sorte que leur effet est cumulatif. Si l'un de ces composants devient défectueux, il peut être facilement remplacé. Le prototype de l'amplificateur a été développé et construit par des ingénieurs et des techniciens du PSI. Il est actuellement fabriqué sous licence du PSI par la société argovienne Ampegon AG.
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
Aimant quadripôle: Cet aimant quadripôle, d'environ 20 centimètres de taille, est l'un des centaines d'aimants spécialement développés utilisés dans les accélérateurs de particules du PSI. Ils garantissent tous que les faisceaux de particules dans les accélérateurs suivent exactement les trajectoires spécifiées et sont donc essentiels pour la haute qualité des installations à grande échelle du PSI. Les aimants sont conçus en étroite collaboration entre physiciens et ingénieurs. Les physiciens définissent les propriétés que doivent avoir les aimants et les ingénieurs cherchent des solutions pour les rendre pratiques. Comme il n'est pas possible de concevoir et de construire les aimants dès le départ de manière à ce qu'ils répondent aux exigences élevées, les physiciens et les ingénieurs doivent mesurer les aimants finis et les "qualifier" pour leur utilisation dans l'accélérateur. Dans le cas des grandes séries, ils continuent à optimiser le processus de production dans le temps. Les systèmes de mesure magnétique requis ont été développés au PSI en collaboration avec le CERN et sont eux-mêmes une prouesse d'ingénierie.
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
Structure magnétique: Des structures magnétiques comme celle-ci sont au cœur des onduleurs du laser à électrons libres à rayons X SwissFEL. Sur une distance de 60 mètres, deux structures magnétiques de 33 centimètres de long sont montées l'une au-dessus de l'autre en image miroir. Il reste entre eux un espace horizontal d'environ trois millimètres, à travers lequel les électrons, accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière, volent. Les parties jaune d'or des structures magnétiques sont de petits aimants individuels en néodyme. Ils poussent les électrons sur un parcours de slalom étroit, ce qui leur fait émettre la lumière spéciale de SwissFEL. Afin d'ajuster de manière optimale le champ magnétique des électrons à chaque point de leur parcours, chaque aimant individuel peut être réglé au minimum en hauteur au moyen d'une vis. La rangée de vis est visible sur le bord inférieur de la structure de l'aimant. Les physiciens et les ingénieurs du PSI ont mis au point ce mécanisme de réglage sophistiqué – et ils ont construit un robot correspondant, qui se déplace automatiquement le long de la piste de l'onduleur et ajuste toutes les vis.
(Photo: Scanderbeg Sauer Photography)
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