Development of a cryogenic refrigerator for a compact superconducting cyclotron in a hospital environment

Tieftemperaturkühlung ist unverzichtbar für den Betrieb von medizischen Anlagen, die durch die Verwendung von supraleitenden Komponenten ein leistungsfähigeres und kompakteres System erreichen sollen. Obwohl kryogene Refrigeratoren im Handel erhältlich sind, ist manchmal die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen aufgrund spezieller Systemanforderungen unvermeidlich. Dies ist der Fall für AMIT’s Teilchenbeschleuniger; ein hochkompaktes supraleitendes Zyklotron für die Einzeldosisherstellung von radiopharmazeutischen Substanzen in einer Krankenhausumgebung. Zur Erzeugung des Magnetfeldes verwendet das Zyklotron ein Paar supraleitender Magnete, die eine isotherme Kühlung bei 4,5 K im Wattbereich und eine wärmere nicht isotherme Kühlung zur thermischen Abschirmung erfordern. Die größten Herausforderungen bei der Kühlung ergeben sich aus der begrenzten Platzverfügbarkeit, der schädlichen radioaktiven Umgebung, den strengen Sicherheitsaspekten, und der Anforderung eines kontinuierlichen und unterbrechungsfreien Betriebs. In dieser Dissertation wird ein neues Kühlsystem vorgestellt, welches einen handelsüblichen Kryokühler als Kältequelle verwendet, und mittels einer erzwungenen Durchströmung mit kaltem Helium aus der Distanz kühlen kann. Die Studie untersucht fünf Prozessvarianten eines Kaskadenkühlschemas unterschiedlicher Kühlleistung und Komplexität. Die technisch einfachste und thermodynamisch effizienteste Variante wird zum Entwurf und zur Herstellung des Kryo-Versorgungssystems verwendet; ein kleiner kryokühlerbasierter Refrigerator mit 1,66 W isothermer Kühlleistung bei 4,5 K, und 24,32 W nicht-isothermer Kühlleistung von 40 K bis 70 K. Die verbleibenden Varianten sind komplexer und leistungsfähiger, und dienen somit als Grundlage für zukünftige Designiterationen, die, theoretisch, eine isotherme Kühlleistung von bis zu 11 W erreichen könnten. Das neue Kühlsystem wird in einem angrenzenden Raum neben dem Zyklotron aufgestellt, wodurch eine äußerst kompakte Bauweise des Zyklotrons ermöglicht wird. Die Fähigkeit, isotherme kryogene Kühlung aus einem entfernten geschlossenen Kleinrefrigerator bereitzustellen, könnte es einer Vielzahl anderer medizinischer Geräte, wie z. B. MRI Scannern, ermöglichen, eine kleinere Größe zu erreichen

Muon (g-2) Technical Design Report

The Muon (g-2) Experiment, E989 at Fermilab, will measure the muon anomalous magnetic moment a factor-of-four more precisely than was done in E821 at the Brookhaven National Laboratory AGS. The E821 result appears to be greater than the Standard-Model prediction by more than three standard deviations. When combined with expected improvement in the Standard-Model hadronic contributions, E989 should be able to determine definitively whether or not the E821 result is evidence for physics beyond the Standard Model. After a review of the physics motivation and the basic technique, which will use the muon storage ring built at BNL and now relocated to Fermilab, the design of the new experiment is presented. This document was created in partial fulfillment of the requirements necessary to obtain DOE CD-2/3 approval

Particle Physics Reference Library

This third open access volume of the handbook series deals with accelerator physics, design, technology and operations, as well as with beam optics, dynamics and diagnostics. A joint CERN-Springer initiative, the “Particle Physics Reference Library” provides revised and updated contributions based on previously published material in the well-known Landolt-Boernstein series on particle physics, accelerators and detectors (volumes 21A,B1,B2,C), which took stock of the field approximately one decade ago. Central to this new initiative is publication under full open acces

UAH/NASA Workshop on Space Science Platform

The scientific user requirements for a space science platform were defined. The potential user benefits, technological implications and cost of space platforms were examined. Cost effectiveness of the platforms' capabilities were also examined

Resident research associateships. Postdoctoral and senior research awards: Opportunities for research at the Jet Propulsion Laboratory

Opportunities for research as part of NASA-sponsored programs at the JPL cover: Earth and space sciences; systems; telecommunications science and engineering; control and energy conversion; applied mechanics; information systems; and observational systems. General information on applying for an award for tenure as a guest investigator, conditions, of the award, and details of the application procedure are provided