氦液化器设备的改进

管理在伊利诺斯州的历史物理液氦设施新利足球18新利在线娱乐官网

Loomis实验室主持一个氦液化器设备的需要,为研究人员在物理和生物科学和伊利诺伊大学香槟分校在工程领域。液氦低温制冷剂用于凝聚态物理、材料科学、化学、高能物理、宇宙学和核物理实验。最普遍使用的是冷却超导磁体在成像仪器:磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)是用于研究生物和化学过程和诊断疾病。

宇宙中氦,第二丰富的元素,是一种不可再生的资源从天然气中提取。因为它比空气轻,氦容易会逃逸到大气中,氦储备是地球上相对稀缺。

这个时间表,由伊利诺伊州物理低温程序员新利足球18新利在线娱乐官网尼基科尔顿、文档液态氦工厂员工的努力和伊利诺斯州物理教师提高氦在乌尔班纳校园通过回收和管理设施基础设施的升级和氦监测系统。新利足球18新利在线娱乐官网

本时间表问题,联系尼基科尔顿nikkic@illinois.edu

时间改善液态氦的设施

十年:1950年年代|1990年代|2000年代|2010年代|2020年代

教授约翰·惠特利(坐着),他在1965年将达到世界纪录then-lowest temperature— 0.003度以上绝对zero—低温物理实验室中的数据,物理1957年的旧建筑的地下室里。站在惠特利是狄龙Mapother教授。背景的研究生托马斯Estle(中心)和霍华德·哈特(左)。这张照片最初发表在伊利诺斯州校友新闻,36卷,第3号(1957年4月)。图片由伊利诺斯州大学的校友会。
教授约翰·惠特利(坐着),他在1965年将达到世界纪录then-lowest气温- 0.003度绝对zero-takes以上数据在低温物理实验室,物理1957年的旧建筑的地下室里。站在惠特利是狄龙Mapother教授。背景的研究生托马斯Estle(中心)和霍华德·哈特(左)。这张照片最初发表在伊利诺斯州校友新闻,36卷,第3号(1957年4月)。图片由伊利诺斯州大学的校友会。

美国伊利诺伊大学香槟分校的物理构建液氦设施支持越来越多的实验萌发的凝聚态物理领域。18新利在线娱乐官网新利足球伊利诺斯州物理技术服务主管弗兰克·威特和低温技术人员与科学家罗伯特·莱因哈特工作和研究生设计、构建和运行的液化器低温实验。

1958年

18新利在线娱乐官网新利足球伊利诺斯州物理设施经理格雷格·拉尔森和低温技术员拉里贝尔负责维修的液化器工厂,直到设施经理杰里·库克,低温技术员肯尼·罗默在2000年代初。

1990年代

推动由多个失败的液化器,使主要投资部门急需升级保持液化器运行顺利和有效。越来越多的研究人员在厄校园取决于这种不可再生资源进行低温实验或操作工具,只有在较低的温度下工作。

2006年

高级研究工程师Eric Thorsland发展当地的氦回收系统核物理实验室(不良贷款)。18新利在线娱乐官网新利足球伊利诺斯州物理头和戴尔范教授德克萨斯州的哈林根需要注意,问Thorsland开发更高效的氦为整个部门复苏计划。最早期的氦复苏Thorsland需要完成的工作定位和减轻氦行最大的损失和校正效率低下的实验室程序。

2011年

国际氦短缺,大规模的涨价,延迟交货使氦复苏高优先级科研机构在美国历史上首次,乌尔班纳液化器功能运行在一个赤字。

今年年初,在伊利诺斯州的要求物理设施经理杰里做饭,佛罗里达大学(UF)低温18新利在线娱乐官网新利足球工程师格雷格·拉贝风让一个网站访问乌尔班纳的氦液化器设备。拉贝风数字化佛罗里达大学的helium-recovery监测系统在1990年代,使用创新仪器数据采集显著提高超滤的液化和采收率。访问期间,拉贝风有助于识别一些改进伊利诺斯工具的回收系统,很快实现。

同年晚些时候,库克和高级研究工程师Eric Thorsland做出独立去佛罗里达大学的第一手检查其回收系统。每个回来的想法改善乌尔班纳设施。在这些改进中,购买和安装新的复苏压缩机导致乌尔班纳瞬时增加设施的氦回收率。

2013年

设施经理杰里·库克和高级研究工程师Eric Thorsland从事长与伊利诺斯谈判设施和服务,包括公用事业和能源服务人员,与成员合作部门的化学连接几个氦冷却磁体位于三个不同化学建筑。鲁姆斯实验室helium-recovery系统。主任Thorsland与院长奥尔森核磁共振(NMR)和电子顺磁共振(EPR)实验室,开发一个低压系统注入氦气从化学建筑氦回收系统通过一个地下线。这个项目,一旦在2015年末完成,允许伊利诺斯州化学恢复氦从首次操作磁铁。

2014年

高级研究工程师Eric Thorsland和设施经理杰里做咨询和佛罗里达大学低温工程师格雷格·拉贝风项目连接水过滤系统氦液化器和新的氦压缩机,减少水分污染和防止室外氦行冻结在寒冷的天气。

2016年

液氦设施服务140多名教职员工,提供气态和液态氦为研究目的。提高效率仍然必须在生产和恢复液态氦的有限和减少资源使用的凝聚态,核物理,生物物理,物理观测宇宙学研究小组在伊利诺斯州,以及实验室的研究人员在校园。新利足球18新利在线娱乐官网

2017年

液化器团队运行一个1500英尺的地下线从Loomis实验室化学和生命科学实验室(CLSL),一个项目需要定向钻孔在格林街和古德温大道。尼基科尔顿,全日制本科物理学生做兼职的液化器自2017年以来,咨询与研究工程师和实验室经理Todd摩尔helium-recovery记录数据。摩尔提出了这个想法仪器现有隔膜气体米覆盆子π(便宜的信用卡大小的计算机)使用虚拟仪器代码,获得数据进行分析。摩尔和科尔顿协作原型演示概念证明,然后科尔顿量表项目包括所有现有气体米和重写虚拟仪器代码在Python中提高可靠性和可伸缩性。

隔膜气体流量计检测raspberriπ计算机措施恢复氦气流动。
隔膜气体流量计检测raspberriπ计算机措施恢复氦气流动。

一旦覆盆子π开始测量流氦通过复苏的米,团队确定米氦气泄漏到大气中。这些米立刻隔绝氦回收系统防止进一步的损失。团队在整个回收系统安装止回阀,防止恢复气体回流气体米到大气中。

氦回收袋。鲁姆斯的地下室实验室收集回收气体后通过隔膜气体米之一。
氦回收袋。鲁姆斯的地下室实验室收集回收气体后通过隔膜气体米之一。

随着团队继续调查液态氦的操作设备的基础设施,更效率。这些包括附加的覆盆子π恢复包。鲁姆斯的地下室里,提醒每当氦液化器工作人员推开米。

2018年

今年1月,教授和负责人Matthias Grosse Perdekamp任命一个特别工作组来证明持续需要液化器设备和确定任何替代品;最近的调查和文档操作、升级和预算;和提出操作和升级计划可能的预算范围。梁杨教授和领导的特遣部队,包括教授杰夫Filippini和维迪雅Madhavan,设施经理杰里做饭,设施经理助理凯莉Sturdyvin, Eric Thorsland高级研究工程师和业务经理史蒂夫•哀伤的评论多年的预算细节和咨询的其他几个大学可比液化器的代表植物。今年3月,Filippini礼物部门工作组的建议,包括增加人员、硬件升级,工厂的年度审计。4月份最后工作组报告提交。

液氦设施团队:上图从左到右是低温技术员凯莉Sturdyvin,高级研究工程师Eric Thorsland,低温程序员尼基科尔顿。伊利诺斯州的图片由丽贝卡Wiltfong物理新利足球18新利在线娱乐官网
液氦设施团队:上图从左到右是低温技术员凯莉Sturdyvin,高级研究工程师Eric Thorsland,低温程序员尼基科尔顿。伊利诺斯州的图片由丽贝卡Wiltfong物理新利足球18新利在线娱乐官网

新任命的低温技术人员凯利Sturdyvin假定氦液化器的操作。Sturdyvin帮助液化器地区自2007年以来,经常被低温技术员肯尼·罗默每当罗默。液化器现在有一个新的团队组成的低温程序员尼基科尔顿、Sturdyvin Thorsland。

Thorsland组织访问,Sturdyvin,科尔顿液化器设备在西北大学和威斯康星大学麦迪逊分校。伊利诺斯的氦复苏团队可以从这些设施的最佳实践和与他们的液化器技术人员建立合作关系。去年12月,Sturdyvin邀请回NWU液化器设备帮助的低温技术设备的第一个液化器检修。到目前为止,凯利改善伊利诺斯的液化器的操作,全面改革只需要每30个月左右。在此之前,进行了全面改革乌尔班纳设施每14个月,花费数万美元,根据地区不同,劳动,和旅游。

Sturdyvin机械的直觉和承诺改善液态氦设施的操作导致液化器和压缩机停机时间更少。改进了包括替换或删除旧仪表、管道、货架、照明等基础设施现代化设施,提高员工生产力。新的数字显示在液化器帮助Sturdyvin设置不同的转换从气相到液相速度,有助于当多个人员需要尽快氦。整体提高氦复苏意味着拖车的氦坦克经常租了一半,从每2个月一次,每4个月一次。此外,液化器经常会产生更多的升/小时的液态氦的制造商的规范46公升/时有时候速度高达每小时58升。

2019年
氦压缩机
氦压缩机

今年3月,低温技术人员凯利Sturdyvin组织设备访问来自威斯康星大学麦迪逊分校和西北大学液化器技术人员,合作进一步的操作效率。Sturdyvin 2021年12月被邀请回到UWM帮助安装一个新的低温系统。

今年年初,成本预测和计划完成了地下复苏线覆盖距离超过1.75英里核物理实验室(不良贷款)。鲁姆斯实验室。完成后,测试,并且进入夏季使用。这个升级允许不良贷款人员返回气体从不良贷款的主要回收袋。鲁姆斯实验室没有牵引加压瓶子穿过校园。

液化器团队伸出研究小组提供氦使用和保护培训。高级研究工程师Eric Thorsland启动开展审计的实践研究实验室的复苏实践,来保证最大效率。

第一年度液化器工厂audit-one几个部门的液化器任务提出的建议,它由杰夫Filippini教授。他报告,尽管一些COVID-related中断,许多工作组的建议已经实施了改进设施,显示的结果。

视图内的液化器
视图内的液化器
新处理液化器阀门允许更好地控制流在气液转换。
新处理液化器阀门允许更好地控制流在气液转换。
新软件可以更准确的监测和控制时间的液态氦的一代。
新软件可以更准确的监测和控制时间的液态氦的一代。

2020年

今年3月,团队地址氦复苏期间可能发生的问题:如果没有正确执行,采气过程空气有时会注入回收系统,导致大量的氦恢复错误登记和潜在液化器和压缩机造成损害。在高级研究工程师的指导下埃里克•Thorsland低温程序员尼基科尔顿使用覆盆子π仪器系统与空气的湿度传感器,监测恢复管道,确保只有气态氦推入回收系统。科尔顿还仪器氦气管道压力传感器检测的压力变化,帮助团队更好地理解氦回收系统的正常和异常行为。部门员工物理专业和学生工作者安娜Przybyl帮助科尔顿这些升级为系统监控仪器。

科尔顿和Przybyl开发的Python程序中运行的覆盆子π的Linux环境现在几乎完全自动化。氦回收率的数据采集和最近安装止回阀证明足够可靠的用于研究人员的报销的氦中恢复过来。

恢复历史数据分析几十米,两个湿度传感器,和两个压力传感器是由网上校园社区。

液化器团队的努力使伊利诺斯州物理液氦设备部门更有效率的支付:预计,设施的预算将操作在黑18新利在线娱乐官网新利足球人FY2022,首次在许多年。

2021年

低温程序员尼基科尔顿和学生工作者安娜Przybyl将很快开始插装液态氦水平传感器用于运输。

液化器团队目前正在建设一个安全的公共网站,展示其氦恢复数据,目前只访问伊利诺斯社区。

氦复苏团队正在寻找扩大氦回收系统的可行性服务更多伊利诺斯人员穿过校园,其中可能包括那些在医学院;农业学院,消费者和环境科学;材料科学与工程的部门;机械科学与工程,电子与计算机工程;分子和细胞生物学的学校;兽医学院;和贝克曼的生物医学成像设备。氦复苏也可能扩大校外包括OSF的玛丽医院医疗中心和卡尔。

未来的计划