跳动城乡网在美国能源部的托马斯·杰斐逊国家加速器设施中，地下连续电子束加速器设施 (CEBAF) 更像是一条赛道，而不是赛车。作为能源部科学办公室的用户设施，CEBAF 包含一个粒子加速器，可供全球 1,900 多名核物理学家进行研究。
粒子加速器呈 7/8 英里椭圆形，电子束以接近光速的速度绕着“轨道”飞驰。没有轮胎、传动装置或底盘。
让一位前汽车修理工来翻转这一比较。
“那里就像是一辆老爷车，”高级低温模块/真空技术员克里斯·威尔科克斯 (Chris Wilcox) 说道。“自 20 世纪 90 年代初以来，一些原始低温模块就一直在那里，它们需要一些维修。”
用汽车术语来说，低温模块组装技术人员是杰斐逊实验室“车库”——世界著名的超导射频 (SRF) 研究所的机械师。他们维修和更换低温模块，这些模块是 SRF粒子加速器的模块化部分。但更换 CEBAF 磨损的低温模块只是他们精密工作的一个方面。
在加速器助理约翰·菲舍尔的带领下，低温模块组装技术人员是实验室 SRF 运营部低温模块生产团队的成员。这些能工巧匠定制、测试和安装低温模块，这些复杂的机器使 CEBAF 能够将其电子束加速到高达 120 亿电子伏特(即 12 GeV)的能量。他们为这个独特的设施和其他国家实验室所做的工作有助于推动科学发现的边界。
迈出这一步
那么，这群前机械师、制造商、焊工和其他技工是如何转行进入加速器技术领域的呢?对许多人来说，这需要他们怀揣着共同的信念，拓展技能，提升职业生涯。
“来到这里，肯定会有一个关于低温模块组装过程的学习曲线，因为没有人在外面看到过类似的东西。但它的焊接方面非常相似，我在这方面有很多经验，”低温模块组装焊工/技术员马特·摩根 (Matt Morgan) 说道，他之前曾在纽波特纽斯造船厂担任制造车间主管和管道焊工。
“我在这个职位上学到的技能是使用手动工具和处理需要小心处理的事情，”来自一家汽车机械厂的低温模块装配技术员 Wayne Carter 补充道。“但在这里，情况非常不同，因为你可以很容易地毁掉昂贵的东西。来到这里后，我学到了很多东西。”
低温模块组装技术员特洛伊·波拉德 (Troy Pollard) 对此表示同意。
“修理汽车时，你可以粗暴一点，”曾担任机械师、暖通空调技术员和建筑工人的波拉德说。“但修理低温模块时，你必须温柔而谨慎。”
在汉普顿路地区的汽车修理厂工作多年后，威尔科克斯表示他已经准备好接受改变了。
“我意识到我不想一辈子都做这个，也不想像我身边的其他人一样不开心，”威尔科克斯说。“我每天上下班都会开车经过实验室。有一天，我打开网站，看了一些工作和描述，我意识到我可以做一些这样的工作，因为这些都是动手工作。”
威尔科克斯 (Wilcox) 和低温模块组装助理贾里德·马丁 (Jared Martin) 等低温模块组装团队的长期任职成员见证了 SRF 研究所工作范围的扩大和发展。
在实验室 14 年的工作中，马丁亲眼目睹了团队规模和工作量几乎增加了两倍。
除了建造为杰斐逊实验室的 12 GeV CEBAF 升级和许多其他项目提供动力的低温模块之外，该团队还为美国能源部科学办公室的其他用户设施组装了低温模块，包括橡树岭国家实验室散裂中子源的质子功率升级和 SLAC 国家加速器实验室的直线加速器相干光源的两项升级：LCLS-II 升级和 LCLS-II 高能(LCLS-II-HE)升级，后者目前正在进行中。
组装过程
虽然每个低温模块的组装过程各不相同，但制造和测试这些机器的阶段都遵循类似的流程。威尔科克斯以杰斐逊实验室的 C100 低温模块为例，展示了各个部件如何组合在一起加速 CEBAF 的电子束。
一切始于一串八个相连的 SRF 腔体，即光束穿过的球形中空铌电池。为了实现超导，腔体需要冷却到 -456 华氏度，这比深空温度还要低。
每个腔体周围都建有用于容纳超冷液氦的容器。然后将每个容器中的空气抽出以形成真空，并使用氦气测试泄漏情况。
据威尔科克斯称，如果泄漏量小到足以在 10 年内用氦气填充顶，则将无法通过测试。
一旦容器合格，就用磁屏蔽、多层绝缘 (MLI) 和向容器供应液氦的焊接工艺管道建造腔体串。
现在，低温模块的“核心”已经完成，它被放入一个称为空间框架的支撑结构中，并用热屏蔽和 MLI 封装起来。技术人员与实验室的测量和校准团队合作，确保光束线的精确校准，通常在半毫米以内。较大的变化可能会降低光束的性能。
然后，将“冷物质”放入大型真空容器中，容器上安装端口、仪表、传感器和压力释放阀。模块两端各加装两个用于循环液态和气态氦的“端罐”，两侧均延伸有从热到冷的束流管。
为了将光束线延伸到每个端罐，技术人员使用移动式 100 级洁净室(无尘无颗粒)来封闭真空边界。即使是最轻微的污染也会极大地影响低温模块的性能。
验收测试完成后，将完成的低温模块安装到加速器中。
在这个繁琐的过程中，如果任何组件出现故障或真空密封受到损害，整个低温模块可能需要拆卸并重建，这意味着数月的额外工作和相当大的成本增加。
“说实话，我喜欢这种持续不断的压力，”摩根说。“但你必须仔细检查一切。有时当我准备切割某样东西时，我会在切割前进来，并在设置前再次检查。”
波拉德补充道：“这些事情非常复杂，所以这确实令人感到害怕。”
为其他国家实验室建造的低温模块也需要尽可能接近完美。最近，马丁分享了为 SNS-PPU 项目生产的八个低温模块在抵达橡树岭设施时符合规格的消息。
卓越标准
当近乎完美成为标准时，当一切都按预期进行时，团队自然会对他们的精湛工作感到无比自豪。
“当一个密封的低温模块从这里出来时，我感到很自豪，”威尔科克斯说。“当低温模块腔体的性能经过测试，并且达到或超过规格时，那是一个值得骄傲的时刻，因为有很多因素可以成就或毁掉一个低温模块。但我们只有在测试之后才会知道。
“完成并能正常工作的低温模块对每个人来说都是值得骄傲的时刻。”
除了工作本身，加速器科学技术带来的社会效益也将低温模块组装技术人员与实验室的使命和更高的目标联系在一起。例如，通过粒子加速器的研究、开发和生产，医学领域取得了进步，包括先进的成像和癌症治疗。
对于卡特来说，他的工作的这一方面是非常私人化的。
“我接受面试时，我在家里，因为我的妻子刚刚做了结肠癌大手术。同年晚些时候，她又做了子宫癌手术，”卡特说。“她战胜了癌症。能够从事可能有助于根除这种可怕疾病的工作，对我来说意义重大。”
在高压、高风险的工作中，团队仍然能够保持团结友爱，并在紧张的工作之余享受轻松愉快的时光。威尔科克斯说，团队的良好氛围源自感激和职业成就。
“我们都知道自己来自哪里，”威尔科克斯说。“在这里过得不好也比在以前工作时过得好。”
摩根补充道：“这是一个快乐的工作场所，因为在很多其他地方，人们都想去其他地方退休。但到了杰斐逊实验室，你就从这里退休了。这绝对是我们的最终目标，这让这里成为一个快乐的环境。”
