Pure onderzoek

Het 's werelds krachtigste lasercentrum, »Extreme Light Infrastructure« (ELI), wordt momenteel met EU-middelen gebouwd nabij de Tsjechische hoofdstad Praag. Het moet binnen enkele jaren beschikbaar zijn voor wetenschappers van over de hele wereld voor fundamenteel onderzoek.

Wat CERN betekent voor de deeltjesfysici, moet ELI worden voor de laseronderzoekers. Alleen al de bouw van de installatie, die meerdere honderden miljoenen euro's zal kosten, stelt experts voor tot nu toe onbekende uitdagingen. Het probleem: de apparatuur, ter grootte van een voetbalveld, reageert zeer gevoelig op verontreinigingen. De hoogenergetische laserstralen, die door een ultrahoge vacuüm razen, branden deeltjes en gassen in de wanden in of laten ze versinteren, waardoor ze veranderen in stoffen die zich als een coating afzetten. De omstelpielen zouden blind worden, en de hele installatie onbruikbaar. Netheid is dus van het hoogste belang. Als bijkomend probleem komt dat tientallen verschillende leveranciers de onderdelen leveren, die allemaal de voorgeschreven reinheidsnormen nauwkeurig moeten naleven. »Dat is een enorme inspanning«, zegt Markus Keller, expert aan het Fraunhofer-Instituut voor productie- en automatiseringstechniek IPA.

Veel bedrijven hebben zich inmiddels tot het IPA gewend. Want het instituut beschikt niet alleen over de grootste onderzoeksreinigingsruimte ter wereld van ISO-klasse 1, maar zijn wetenschappers hebben ook de benodigde knowhow op alle gebieden van reinheid. En bij dit project, dat Keller leidt, worden alle facetten gevraagd, van reiniging tot validatie, van schone verpakking tot training. Het gaat zowel om organische verontreinigingen als om deeltjes. En het gaat erom dat geen materialen worden gebruikt die uitgassen. De aanpak is daarom zeer veelzijdig.

Sommige onderdelen, zoals een vacuümklep van een halve ton, worden in Stuttgart gereinigd, zorgvuldig verpakt en opgestuurd. Voor andere componenten zou het transport te omslachtig zijn. Alleen al zijn er meer dan 100 roestvrijstalen buizen nodig, elk 6 meter lang en 40 centimeter dik. In deze buizen zullen later de laserstralen door het ultrahoge vacuüm lopen.

Deze buizen kunnen alleen ter plaatse worden verbonden, waarvoor een provisorische reinigingsruimte nodig is. Dat betekent: wandbekleding, vloerbedekking, roestwering – niets mag uitgassen. Het IPA selecteert de optimale bouwmaterialen. Maar vooral mag er binnenin de buizen geen vuil zitten. Om de netheid te controleren, levert het IPA de benodigde apparatuur en analyseert het de teruggestuurde monsters op deeltjes, organisch vuil en gassen. Niet in de laatste plaats trainen Keller en zijn collega’s de medewerkers van de betrokken bedrijven, zodat zij aan de eisen kunnen voldoen. Want de superlaser vergeeft geen fouten. Zodra de apparatuur eenmaal staat, zijn verdere reinigingswerkzaamheden niet meer mogelijk. De buizen waardoor de straal loopt, blijven hermetisch afgesloten.