Het kost veel moeite om niets te bereiken. De bundelpijpen in deeltjesversnellers zijn enkele van de leegste gebieden in het universum. Ze worden geëvacueerd om te voorkomen dat de versnellende deeltjes botsen met gasmoleculen op hun pad. De extreme vacuüms in deze pijpen worden bereikt door alle gassen erin weg te pompen en vervolgens hun binnenkant te coaten met lagen van een speciaal materiaal dat een "getter" wordt genoemd en waaraan verdwaalde moleculen blijven kleven. Een team van de vacuümgroep van CERN heeft onlangs een nieuwe methode gedemonstreerd voor het aanbrengen van gettercoatings op veel smallere straalbuizen dan ooit tevoren. Hierdoor zouden versnellers zoals elektronensynchrotrons kunnen werken met beter gefocuste bundels en helderdere straling produceren door de stuurmagneten dichter bij de bundels zelf te brengen.

De traditionele methode voor het aanbrengen van de getter is gebaseerd op het produceren van een plasma van het coatingmateriaal in de pijpen en het gebruik van hoogspanning om het materiaal op de binnenwanden af ​​te zetten. Maar hoe dunner en langer de pijp, hoe moeilijker het is om een ​​stabiel plasma te produceren; met een diameter van enkele millimeters en een lengte van enkele meters, het is onmogelijk voor het plasma om zich te vormen, waardoor deze methode onbruikbaar wordt.

Wanneer we worden geconfronteerd met dergelijke uitdagingen die de grenzen van bestaande technieken verleggen, het aannemen van omgekeerd denken helpt. In plaats van eerst de pijp te bouwen en de gettercoating erin aan te brengen, de ingenieurs keerden het proces om. Ze brachten eerst de gettercoating aan op de buitenkant van een tijdelijke skeletstructuur en construeerden vervolgens de straalpijp rond de coating door middel van een metaalplatingsproces. De skeletstructuur, die bekend staat als een "opofferingsdoorn" en is gemaakt van zeer zuiver aluminium, werd later ontbonden, met achterlating van een smalle vacuümkamer met een vooraf aangebrachte gettercoating.

"Het belangrijkste voordeel van onze techniek is dat het ook kan worden gebruikt om vacuümkamers te maken met niet-cirkelvormige doorsneden, " zegt Lucia Lain Amador, de doctoraatsstudent die het project leidt. "En het is niet beperkt tot gettercoatings - het kan in de toekomst worden gebruikt om andere functionele coatings aan te brengen." Het concept van het gebruik van een opofferingsdoorn is niet nieuw - inderdaad zijn doornen van siliconenrubber gebruikt door onderzoekers van het Paul Scherrer Instituut (PSI) in Zwitserland. De innovatie van het CERN-team was het werken met aluminium, die, in tegenstelling tot siliconenrubber, produceert een stijve en verontreinigingsvrije doorn.

Momenteel, de technologie is niet bedoeld voor gebruik in versnellers zoals de LHC maar is gericht op elektronensynchrotrons, die straalbuizen met een kleine diameter en variabele geometrieën vereisen. Lucia en haar collega's hebben de techniek geperfectioneerd door verschillende prototypes van vacuümkamers te produceren en ze hopen het wijdverbreide gebruik in de komende jaren te zien.