Ladda ner artikeln här (länk, pdf). Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

NA tar emot protonstrålar från SPS-acceleratorn – den näst största protonacceleratorn vid Cern – som varit i drift i över 40 år. Mycket av utrustningen och infrastrukturen är föråldrad, vilket kräver en omfattande teknisk uppgradering för att förbereda strålrören och infrastrukturen för kommande decennier. Nya experiment kommer dessutom att använda högre energinivåer vilket ökar kraven.

Inom ramen för renoveringsprojektet har strömgivaren DM1200 med nollflöde (zero-flux DCCT) från Danisense valts ut för användning tillsammans Polaris, en kraftomvandlare utvecklad av Cern.

– DM1200 är en strömutgångsomvandlare, vilket innebär att den levererar en strömsignal som är proportionell mot den uppmätta strömmen – i detta fall utströmmen från Polarisomvandlaren. Vi omvandlar sedan utströmmen från DCCT:n till en spänningssignal, digitaliserar den och använder den i en digital strömregleringsloop för att exakt styra strömmen i magneterna i NA:s experimentlinor, säger Miguel Cerqueira Bastos, som är sektionschef för gruppen för elektriska kraftomvandlare på Cern.

DM1200 bygger på Danisense fluxgateteknik med mycket låg offset samt extremt låg drift. Enheten har utvärderats av Cern för användning med likströmmar upp till 2 kA och har en linjäritetsavvikelse på mindre än 1 ppm. Tack vare sin specifika konstruktion ger den hög upplösning för noggrann övervakning, tillförlitlig och prestanda samt robusthet.

Polarisomvandlarna är modulära och baserade på en effektmodul som använts i andra Cernkonstruktioner. Topologin har en nättransformator för spänningstransformering och galvanisk isolering, en diodlikriktare följt av en DC-länk samt en H-brygga med ett högfrekvensfilter på utgången som fungerar både som matning till magneterna och som skyddskrets.

– Vi valde Danisenses DM1200 DCCT till vår nya serie effektomvandlare beroende på balansen mellan prestanda och kostnad vid primärströmmar upp till 2 kA, förklarar ­Bastos.

När ingenjörerna på Cern först integrerade DM1200 DCCT upptäckte de att dess känslighet för yttre magnetfält var högre än önskat. Med hjälp från Danisense konstruerades en specialanpassad magnetisk skärm för strömtransducern. Tester hos Danisense bekräftade att den löste problemet.

Företaget har tidigare levererat en annan modell av sina DCCT:er till Cern, det handlar om QTRIM-omvandlarna för acceleratorn PS Booster. Den är en del av en acceleratorkedja som injicerar strålen i LHC (Large Hadron Collider). Det projektet ställde krav på stabilitet och linjäritet i storleksordningen 10 ppm samt brusprestanda under 10 ppm topp-till-topp vid en bandbredd på 10 kHz och strömmar på 1000 A.

Strålens kvalitet är starkt beroende av kvaliteten på strömmätningen från Danisense. Även mycket hög immunitet mot magnetfält, i storleksordningen några millitesla – något som kan förekomma på vissa platser – krävs samt strikta bruskrav, bättre än 30 ppm topp-till-topp vid 1 MHz bandbredd.