Strahlungsbeständiges Linearmodul der KLS-Serie | Einsatz in Synchrotronstrahlungsanlagen

Kernperspektive: „Extrem lange wartungsfreie Lebensdauer“ und „ferngesteuerte, fehlertolerante Steuerung“ in unzugänglichen Umgebungen mit hoher Strahlung
Sobald eine Strahlführung an einer Synchrotronstrahlungsanlage in Betrieb genommen ist, muss die interne Ausrüstung oft monate- oder sogar jahrelang ohne routinemäßige Wartung kontinuierlich laufen. Insbesondere in den vorderen Bereichen, die einer Strahlungsintensität von 10⁶ Gy ausgesetzt sind, können selbst Roboter nicht zur Wartung eingesetzt werden. Jedes Bewegungsmodul muss daher konstruktionsbedingt wartungsfrei sein. Das strahlungsresistente Linearmodul der KLS-Serie wurde präzise für diesen Zweck entwickelt. Dieses Modul verzichtet vollständig auf organische Schmierstoffe und nutzt stattdessen Festschmierstofftechnologie (Einbettung). Selbst unter Hochvakuumbedingungen von 10⁻⁷ Pa und extrem hoher Dosisleistung bleibt sein Reibungskoeffizient langfristig stabil.
Wenn die Wärmebelastung durch den Synchrotronstrahl die Umgebungstemperatur auf maximal +200 °C erhöht oder ein mit flüssigem Stickstoff gekühlter Monochromator auf minimal -196 °C gekühlt werden muss, sind die Toleranzen dieses strahlungsbeständigen Linearmoduls speziell auf die Kompensation der Wärmeausdehnung ausgelegt. Dadurch wird sichergestellt, dass es weder bei hohen Temperaturen durch Presspassung blockiert noch bei niedrigen Temperaturen übermäßiges Spiel entwickelt, das zu Instabilität führt. Auf der Steuerungsebene integriert dieses strahlungsbeständige Linearmodul strahlungsresistente optische Encoder und eine absolute Positionsrückmeldung. Das Wiederholgenauigkeitssignal von ±0,01 mm bleibt auch nach einer kumulativen Strahlungsintensität von 10⁶ Gy fehlerfrei.
Das strahlungsbeständige Linearmodul mit einer Breite von 170 mm trägt den ersten Kristall eines Doppelkristallmonochromators mit einem Gewicht von bis zu 150 kg (maximale horizontale Last). Es justiert den Einfallswinkel des Kristalls im Nanometerbereich, um Röntgenstrahlen unterschiedlicher Energien zu erzeugen. Im Gegensatz dazu ermöglicht das nur 30 mm breite, strahlungsbeständige Linearmodul die Feinjustierung von Fokussierspiegeln für die Einstellung von Strahlflecken im Submillimeterbereich. Bei gepulsten Neutronenquellen wie der China Spallation Neutron Source (CSNS) muss das strahlungsbeständige Linearmodul der KLS-Serie auch unter starken Vibrationen seine Position halten. Seine einzigartige Bremskonstruktion fixiert die Last bei Stromausfall sofort. Für Wartungsarbeiten unterstützt dieses strahlungsbeständige Linearmodul die Ferndiagnose und vorausschauende Wartung durch Überwachung der Motorstromschwankungen zur Abschätzung des internen Verschleißes. Besonders fortschrittlich ist der modulare Aufbau des strahlungsbeständigen Linearmoduls der KLS-Serie. Dieser ermöglicht den schnellen Austausch des Antriebsmotors durch einen ferngesteuerten Manipulator innerhalb einer Heißzelle, ohne dass der Hauptführungskörper demontiert werden muss. Im praktischen Einsatz hat dieses strahlungsresistente Linearmodul gezeigt, dass die Verschlechterung seiner Wiederholgenauigkeit von ±0,01 mm nach einer kumulativen Dosis von 10⁶ Gy unter 5 % liegt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das strahlungsresistente Linearmodul der KLS-Serie die Designphilosophie „wartungsfrei, strahlungstolerant und hochzuverlässig“ verkörpert und sich somit als unverzichtbares Modul für extreme Anwendungen wie Synchrotronstrahlung und die Entsorgung radioaktiver Abfälle eignet.