Hollow Electron Lens Test Station : Predesign of Cryostat

Abstract

The subject of this thesis was Hollow Electron Lens Test Station cryostat premodel. The test station will be used to test different electron guns and collectors before Hollow Electron Lens is manufactured at CERN and assembled to LHC.

The objective of this thesis was to produce 3D models for designing the instrumentation and to solve mechanical problems in such a manner that the cryostat is functioning and can be manufactured and assembled.

The theoretical part of the thesis is based on the fundamental aspects of cryostat design such as vacuum technology, heat loads and cryogenics. These aspects had to be taken into account when designing the cryostat.

3D software used in this thesis work took its own share of time as it was new for me. Though in the end working with the new software did not cause any problems.

The result of this thesis were 3D models of the cryostat and its parts. Those models can be used in the future to design and implement necessary instrumentation to the test station.

Tämän opinnäytetyön aiheena on Hollow Electron Lens -testiaseman kryostaatin esisuunnittelu. Testiasemalla on tarkoitus testata erilaisia elektronitykkejä ja -keräimiä ennen varsinaisen Hollow Electron Lens -laitteiston rakentamista. Laitteisto suunnitellaan ja valmistetaan testien pohjalta CERN:ssä. Työ tehtiin työharjoittelun aikana CERN:ssä.

Työn tavoite oli tuottaa 3D-malli tulevaa jatkosuunnittelua varten sekä ratkaista valmistamiseen ja kokoonpanoon liittyviä mahdollisia mekaanisia ongelmia siten, että kryostaatti on valmistettavissa ja toimiva.

Työn teoriapohja perustuu kryostaattien suunnitteluun vaikuttaviin tekijöihin kuten tyhjiötekniikkaan, lämpökuormiin sekä kryogeniikkaan. Nämä tekijät vaikuttivat koko suunnitteluun alusta loppuun asti.

Työssä käytetty 3D-ohjelmisto vaati oman osansa huomiosta, koska myös sen käyttö täytyi opetella. Työn suorittamisen aikana ohjelma tulikin erittäin tutuksi, eikä uudesta ohjelmistosta aiheutunut ongelmia.

Opinnäytetyön tuloksena saatiin 3D-mallit kryostaatista ja sen osista, joiden pohjalta muun laitteiston suunnittelu voidaan toteuttaa ja projektin edetessä kryostaatti tullaan muokkaamaan lopulliseen muotoonsa siten, että tarvittavat laitteet saadaan liitettyä mukaan kokonaisuuteen.