Personnalisation des cellules de charge Un composant petit mais essentiel dans le laser à rayons X le plus puissant au monde

En modifiant ses cellules de charge standard, OMEGA contribue à maintenir le projet laser novateur sur la bonne voie pour son achèvement en 2018

Défi • Les cellules de charge disponibles dans le commerce ont dû être modifiées pour s'adapter à la conception du projet
• Projet complexe et de grande envergure avec une échéance fixe à respecter

Challenge

Les cellules de charge disponibles dans le commerce ne répondent pas aux attentes
Dans le cadre d'un nouveau projet de laser à rayons X, les chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du département américain de l'Énergie modernisent le laser à rayons X du SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC).

Ce projet, connu sous le nom de LCLS-II, augmentera considérablement la puissance et la capacité du laser, le rendant en moyenne 10 000 fois plus lumineux que le laser existant du SLAC, le Linac Coherent Light Source (LCLS), et capable de tirer 8 000 fois plus vite.

Comme le laser existant, le LCLS-II utilise des électrons qui traversent une série d'aimants appelés onduleurs. Les onduleurs forcent les électrons à suivre un trajet en zigzag et à émettre de l'énergie sous forme de rayons X. Le LCLS-II est composé de deux lignes de faisceaux distinctes, l'une comprenant une chaîne de 21 onduleurs à rayons X « mous » de faible énergie, chacun comportant 346 aimants, et l'autre comprenant 32 segments d'onduleurs à rayons X « durs » de haute énergie, chacun comportant 518 aimants.

La ligne de faisceau de rayons X « durs » utilise un onduleur à écart horizontal unique développé par l'Argonne National Laboratory qui utilise 144 ressorts spéciaux pour contrebalancer les forces magnétiques développées lorsque l'écart entre les deux réseaux magnétiques diminue. Il est essentiel pour les performances de l'onduleur de maintenir l'équilibre entre les forces magnétiques et les forces des ressorts.

Dans le cadre de la conception, des cellules de charge mesurent et détectent tout déséquilibre entre la force magnétique et la force des ressorts lors de l'assemblage du dispositif. « Les champs magnétiques étant très importants, la structure en aluminium à laquelle les aimants sont fixés peut se déformer, ce qui peut à son tour créer des distorsions dans le champ magnétique », explique Allan DeMello, ingénieur en mécanique au Lawrence Berkeley National Laboratory. « Bien que nous ne puissions pas ajuster les aimants, nous pouvons ajuster la tension des ressorts pour maintenir l'équilibre des aimants. Idéalement, les cellules de charge devraient afficher une valeur zéro. »

Cependant, après avoir commandé quelques cellules de charge standard pour les tester dans leurs onduleurs, les ingénieurs du Berkeley Labs ont découvert qu'ils ne correspondaient pas tout à fait à leurs besoins. Dans tout grand projet d'ingénierie, même les petits changements peuvent avoir un effet domino, retardant le calendrier du projet et contribuant à des dépassements de budget.

Sachant que modifier les cellules de charge plutôt que d'essayer de modifier d'autres aspects des onduleurs serait la solution la plus rentable et la plus rapide, les laboratoires Berkeley ont contacté OMEGA, le fabricant des cellules de charge, pour voir s'ils pouvaient les aider à répondre à leurs besoins tout en respectant le calendrier du projet.

Solution • Capacité à faire évoluer et à modifier la conception des cellules de charge selon les besoins
• Expertise technique interne mise à profit pour relever les défis de conception
• Personnalisation complète des cellules de charge standard selon les demandes

Solution

Un processus de personnalisation axé sur la satisfaction des exigences uniques des clients
Lorsque M. DeMello a initialement contacté OMEGA, il savait qu'il fallait modifier certaines des vis qui maintenaient l'appareil afin qu'elles soient affleurantes plutôt que saillantes. Cependant, alors qu'il travaillait avec les ingénieurs d'OMEGA pour apporter cette modification, d'autres ajustements se sont également imposés. « Nous avons réalisé que nous avions besoin d'un filetage plus grand », explique M. DeMello. « Nous ne voulions pas que les vis se détachent, c'était donc important. » Ils avaient également besoin d'un connecteur à l'extrémité des cellules de charge pouvant relier un fil à leur connecteur D-9 sur une configuration d'affichage existante.

OMEGA fabrique la plupart de ses produits en interne. Cela a permis à l'entreprise non seulement de tirer parti de son expertise interne en matière de conception et d'ingénierie d'application pour personnaliser un produit standard, mais aussi de rester flexible à mesure que la conception évoluait. Et comme ils construisent leurs produits à partir de zéro, même des changements de conception importants, tels que l'ajout d'un connecteur à l'extrémité des Cellules de charge, ont été possibles.

« C'était agréable de trouver un fournisseur prêt à fabriquer si facilement une pièce sur mesure », a déclaré M. DeMello.

Tout au long du processus de personnalisation, les ingénieurs d'application et de conception d'OMEGA ont travaillé en étroite collaboration avec les ingénieurs de Berkeley Labs afin d'apporter les modifications nécessaires. En plus d'envoyer des plans de contrôle au client, que Berkeley Labs pouvait annoter et demander des modifications supplémentaires, OMEGA a également envoyé un ingénieur senior visiter Berkeley Labs afin d'examiner l'onduleur qu'ils construisaient et la manière dont les cellules de charge s'intégreraient dans la conception.

Au fur et à mesure de l'évolution du processus de conception, OMEGA a livré des prototypes aux laboratoires Berkeley afin de s'assurer que les modifications étaient parfaitement adaptées. Une fois la conception finalisée, OMEGA a établi un calendrier de production qui correspondait au calendrier du projet des laboratoires Berkeley.

Résultats • Plus de 400 cellules de charge personnalisées fabriquées pour l'application
• Aucun impact sur le calendrier du projet
• Traitement de la commande et expédition en un peu plus de 30 jours

Résultat

La personnalisation en interne atteint toutes les cibles
Avec un besoin de plus de 400 cellules de charge personnalisées, il était essentiel que celles-ci soient non seulement modifiées pour s'adapter exactement aux onduleurs comme spécifié, mais aussi qu'elles puissent être produites, expédiées et installées sans impact sur le calendrier global du projet.

Une fois la conception terminée et les commandes de cellules de charge personnalisées passées, OMEGA a pu produire et expédier les premières commandes en un peu plus de 30 jours, ce qui a permis de respecter le calendrier global du projet. De plus, Berkeley Labs dispose désormais d'une référence spécifique qui sera prise en charge par OMEGA aussi longtemps que nécessaire. Cela leur donne l'assurance de pouvoir obtenir facilement des pièces de rechange en cas de besoin et limite la quantité de stock de sécurité qu'ils doivent conserver dans leurs propres entrepôts.

Une fois terminées, les cellules de charge personnalisées joueront un rôle de soutien modeste mais important dans l'alimentation d'un laser doté de capacités inégalées pour capturer des instantanés détaillés de processus rapides qui dépassent la portée des autres sources lumineuses. Grâce à ces observations, les scientifiques seront en mesure de mieux comprendre la dynamique des réactions chimiques cruciales qui pourraient être la clé de découvertes de médicaments vitaux ou de solutions énergétiques innovantes.

Application

Vous avez besoin d'aide pour mesurer ou détecter dans le cadre de votre application unique ?
Contactez OMEGA dès aujourd'hui pour en savoir plus sur nos solutions de détection qui peuvent répondre aux besoins spécifiques de votre entreprise.

Produits reliés Apprenez-en plus sur le  LC202 Cellules de charge miniatures en ligne filetées de 1 po à 1,38 po de diamètre Commandez maintenant

Articles reliés Personnalisation des cellules de charge Un composant petit mais essentiel dans le laser à rayons X le plus puissant au monde

Product Info

DwyerOmega | Blog | Qu'est-ce qu'un manomètre ? Écrit par : Dan Schultz
Mise à jour le : 30 octobre 2025

Technical Learning

Comprendre la signification de « intrinsèquement sûr » Written by: Dan Schultz
Updated on: March 30, 2026