對dui物wu質zhi的de最zui小xiao粒li子zi的de科ke學xue研yan究jiu對dui研yan究jiu世shi界jie各ge地di的de許xu多duo領ling域yu來lai說shuo是shi至zhi關guan重zhong要yao的de。納na米mi技ji術shu和he半ban導dao體ti行xing業ye也ye支zhi持chi並bing使shi用yong粒li子zi研yan究jiu成cheng果guo。總zong部bu位wei於yu荷he蘭lan阿e默mo斯si福fu特te的de科ke學xue公gong司si High Voltage Engineering Europe（HVE）主要開發和生產針對大學和在半導體行業的各種研究應用的粒子加速器。通過使用Beckhoff的EtherCAT控製元件，HVE 目前正在開拓新的粒子加速器技術。

　　在zai粒li子zi加jia速su器qi中zhong，帶dai正zheng電dian或huo帶dai負fu電dian的de粒li子zi或huo放fang射she性xing同tong位wei素su被bei帶dai到dao較jiao高gao的de能neng量liang水shui平ping
，加jia速su器qi中zhong所suo產chan生sheng的de速su度du接jie近jin光guang速su。加jia速su度du通tong過guo非fei常chang強qiang的de電dian場chang產chan生sheng。粒li子zi加jia速su器qi的de一yi個ge熟shu悉xi的de應ying用yong實shi例li是shi加jia速su器qi質zhi譜pu，其qi中zhong材cai料liao樣yang品pin的de年nian齡ling用yong C14 法（放射性碳定年法）測定。利用放射性同位素 C14（放射性核素）的衰變特性能夠準確地測定一些古代生物的年齡或年代。HVE 粒li子zi加jia速su器qi的de其qi它ta應ying用yong領ling域yu包bao括kuo通tong過guo仿fang真zhen研yan究jiu太tai陽yang風feng和he宇yu宙zhou輻fu射she對dui太tai空kong旅lv行xing中zhong用yong到dao的de電dian子zi元yuan器qi件jian的de影ying響xiang，並bing分fen析xi半ban導dao體ti芯xin片pian的de表biao麵mian結jie構gou。

　　High Voltage Engineering 公司建造的粒子加速器是直流線性加速器。它們與位於瑞士的歐洲核子研究中心（CERN）研發出來的圓形加速器的不同之處在於：它們不僅在尺寸上要小得多
，而且它們的設計也很不相同：直流線性粒子加速器有一個高壓電源，可以產生高達 6 萬wan伏fu的de直zhi流liu電dian壓ya。這zhe個ge直zhi流liu電dian壓ya在zai一yi個ge加jia速su管guan中zhong生sheng成cheng一yi個ge強qiang電dian場chang。加jia速su管guan由you圓yuan形xing鈦tai電dian極ji製zhi成cheng，電dian極ji通tong過guo絕jue緣yuan體ti隔ge開kai，在zai中zhong間jian有you一yi個ge開kai口kou。加jia速su管guan的de中zhong心xin是shi一yi個ge真zhen空kong
，且qie帶dai電dian的de粒li子zi通tong過guo電dian場chang沿yan這zhe加jia速su管guan的de軸zhou線xian加jia速su。

　　HVE 的直流線性加速器可用作Singletron或Tandetron模型。在Singletron中
，幾百萬伏（MV）的直流電壓被施加到離子源。電場將帶電粒子從離子源向著接地電位加速。在Tandetron中，離子源在接地電位中，即反粒子向著Tandetron終端加速
，在這裏施加幾個 MV 的電壓。它們在這裏再充電變成正粒子，以使得它們能夠第二次加速 — 這次是從終端到接地電位。

　　一般來說
，能量越高，加速管就必須越長。加速管位於一個充滿絕緣氣體的大型金屬罐中，以確保高電壓在控製之下。HVE 的粒子加速器的長度在 3 米到 25 米之間。

傾向選擇EtherCAT的原因：更高的速度、更大的帶寬
、更好的穩定性

　　HVE 目前正在開發一款新的 2 MV Singletron粒子加速器，其中EtherCAT首次用作總線係統。直到最近，HVE 一直使用的都是 CAN 總線係統；CAN 協議無法提供所需的高速度，且設備供應商不再對傳統總線技術進一步進行開發，這些都促使他們轉向使用EtherCAT。

　　HVE 進行了初步研究，對工業以太網當前可用的協議進行了比較。決定選用EtherCAT的主要原因是因為它具有較高的帶寬、靈活性、可擴展性、模塊化和穩定性。HVE 的一個重要要求是，模擬量輸出必須是絕對穩定且可重複的，數據流中沒有任何漂移。

　　由於可用的Beckhoff I/O 端子模塊的模塊性和多樣性，EtherCAT還滿足了精確擴展控製平台的要求。

通過 XFC 端子模塊集成測量技術

　　在 2 MV Singletron中
，HVE 采用了Beckhoff裝有TwinCAT PLC 軟件的集成式控製平台 — 一台 C6920 控製櫃式工業 PC、用作通信係統的EtherCAT和EtherCAT I/O 組件。對於 HVE，決定選用Beckhoff基於 PC 的控製係統的一個重要因數是組件的長期可供貨性及其與舊有技術的向後兼容性。從 HVE 的角度來看，新一代TwinCAT 3 軟件還帶來了大量工程效益。例如

，編程無需單獨的編輯器，並支持 C++ 和 C 編程語言。C 代碼使得控製係統能夠在編程過程中實時運行。Matlab®/Simulink®的集成使得在Matlab®/Simulink®中建模仿真的係統可以直接生成相應的代碼，並在TwinCAT環境下運行。

　　對於 HVE 來說的其它好處包括將快速和精確的測量技術整合在控製平台中
，例如
，用於測量時間方向上的離子束輪廓。基於Beckhoff的 XFC 極速控製技術的特殊EtherCAT測ce量liang端duan子zi模mo塊kuai能neng夠gou在zai很hen高gao的de時shi間jian分fen辨bian率lv快kuai速su測ce量liang毫hao微wei安an級ji的de電dian流liu。這zhe對dui於yu高gao電dian壓ya應ying用yong來lai說shuo是shi一yi個ge發fa人ren深shen省sheng的de發fa展zhan
，因yin為wei它ta能neng夠gou更geng精jing確que地di測ce量liang粒li子zi加jia速su器qi中zhong的de離li子zi束shu形xing狀zhuang。

High Voltage Engineering（HVE）

　　公司成立於 1959 年，總部位於荷蘭阿默斯福特。該公司由美國著名核物理學家範德格拉夫 — 他發明了範德格拉夫起電機（以他的名字命名）— 創辦。自 2005 年起，HVE 成為了一個獨立的荷蘭公司。它目前擁有大約 80 名員工，其中工程師數目較多。

　　更多信息: http://www.beckhoff.com.cn/cn/applicat/default.htm