盈凡SCHROFF为我们提供的产品均运行良好。我印象中实验设施内无一系统机箱出过问题。
作为德国领先的加速器中心之一，电子同步加速器研究所 (DESY) 拥有一支由数百名科学家组成的科研队伍，专门致力于前沿技术的研究，为人类解答化学、物理和医学方面的迫切问题。
DESY专职负责粒子加速器的设计、制造和运营工作的团队，与世界各地的科研小组建立了广泛的合作关系。作为现代科学研究最重要的手段之一，粒子加速器虽然类型多样，但大多通过电磁场加速带电粒子形成束流来开展广泛的科学实验。DESY在此前的项目中成绩斐然，例如绘制流感病毒结构，延长灯泡灯丝寿命以及近期探测到来自宇宙气体云的“伽马射线波动”。此外，DESY设计、制造的加速器或探测器还帮助科学家在已知最小物质单位探索方面取得了不俗的科学进展。
欧洲X射线自由电子激光设施 (XFEL)是DESY规模最大，也是最重要的项目之一。这种加速器能发射出世界上最强最亮的X射线。其隧道全长3.4公里，从DESY站点延伸至相邻的谢讷费尔德研究实验室，可通过一个由磁铁和真空组成的系统将电子加速到接近光速，产生强烈的X射线激光闪光，并生成原子瞬时发生裂变的过程图像。这些图像能显示病毒的原子结构，记录化学反应，并显示行星内部的构成物质。该设施虽问世不久，但医学、化学、物理、材料科学、纳米技术、电能技术和电子学领域的科学家们都在争相租用该该设施, 用于其负责的科学研究。
在德国政府和其他11个欧洲合作国家的支持下，DESY开始着手设计和制造欧洲XFEL。现在，该研究设施由这12个合作国家资助的机构负责运营。每天都有来自全球各地的科学家团队轮流使用欧洲XFEL加速器进行研究。因为每个团队的实验时长有限，所以欧洲XFEL几乎必须全天候运行。
什么是粒子加速器？科学家在许多领域的重要研究都离不开粒子加速器，尤其是物质结构研究。粒子加速器的运行依赖电磁场——电磁场由正转负，再由负转正，从而推动带电粒子通过管道。当粒子穿过机器时，其能级增加。当粒子达到所需能级时，将标靶放于粒子运行路径上，就可以测量由此产生的粒子相互作用。在欧洲XFEL，带电电子穿过由电磁力环绕的弯曲“回旋轨道”，发出射线，再输出形成X射线闪光。
要求极高精度的应用环境
确保任何机器始终正常运行都绝非易事，但欧洲XFEL加速器的复杂性则更是让DESY的工作重任在肩。运行加速器的计算机和电子系统必须在持续运行过程中保持峰值效率和精确时序。由于这些机器需要在极短时间间隔内收集大量数据，因此定时系统无比关键——每个数据点的时间戳必须达到极高精度，因为这将直接影响到实验结果的实时处理。
规格不同的各类电子组件必须保持实时通信，确保复杂数据信号的同步。加速器部件很敏感，因此不同部件之间的温差或辐射干扰会对这些精密系统的测量结果造成影响。
机箱用于保护重要的电路板，是加速器系统的重要部件。这些板卡类似于台式电脑主板。除了保护电路板之外，机箱还负责维护各电路板之间以及电路板和整个欧洲XFEL系统之间的数据连接。欧洲XFEL建设的一个关键任务是选择机箱标准。机箱标准指企业或制造商制造机箱所要遵守的共同特征规则，方便客户确定机箱的功能和属性。
无缝解决方案
在欧洲XFEL项目上，DESY希望引入一套先进的平台标准，即盈凡SCHROFF microTCA。microTCA具有快速可靠的数据传输能力、主要部件均支持冗余备份和远程管理功能，非常适合欧洲XFEL。但美中不足的是无法在机箱正面和背面同时放置电路板，并且缺少一些对操作欧洲XFEL等精密机器至关重要的定时和同步功能。因此，DESY需要一种全新的解决方案。
DESY和盈凡SCHROFF工程团队与来自多个国际组织的多组研究人员和工程师合作，为新标准SCHROFF MTCA.4制定了规范。新标准既弥补了此前microTCA的不足，又保留了microTCA的独特优势。基于新标准，盈凡SCHROFF为DESY和欧洲XFEL制造了250个MTCA.4机箱设备。在盈凡SCHROFF的帮助下，DESY成为全球首个在加速器项目中实施microTCA标准的组织。
宣传：DESY和盈凡SCHROFF密切合作，致力于将SCHROFF microTCA推广应用于其他加速器项目。MTCA.4非常适合DESY，他们为此提供了培训，并向其他物理和大型科学团体推广MTCA.4，盈凡SCHROFF则为推广宣传提供了示例。双方都希望microTCA能够成为未来加速器项目的新常态。
稳定的性能
盈凡SCHROFF MTCA.4机箱最大限度地延长了欧洲XFEL的无故障运行时间，确保重要研究的顺利推进。MTCA.4的许多核心部件支持冗余配置，即使某个部件发生故障，机箱平台内还有同一部件的“副本”来接替工作。此外，MTCA.4具有远程管理功能，允许通过计算机联网远程监控其内部一切功能的运行，使得许多服务都能够远程完成，方便工程师更轻松地维护设备和更新软件而无需中断运行。
欧洲XFEL设施内的MTCA.4机箱还支持超高速数据连接功能，即使机器内的许多操作不到一纳秒(10-9秒)，也能够实时的对数据点进行读取，因此在测量转迅即逝的实验结果时可以精确捕获数据。
此外，盈凡SCHROFF MTCA.4机箱还拥有卓越的电磁屏蔽和散热性能。加速器隧道内部环境对于机械部件并不友好。射线束散发的辐射和热量可能会损坏脆弱的计算机部件，这使得盈凡SCHROFF机箱在应用中的重要性尤为突出。
挑战与机遇
欧洲XFEL是一台精密机器，涉及繁复的设计和制造过程。虽然制定新的机箱标准并部署是一项经年累月的庞大工程，但最终催生了一台威力巨大的加速器。
“这个复杂的项目带来了诸多挑战，但通过盈凡SCHROFF和DESY的共同努力，一切得以顺利进行，”与DESY合作的盈凡SCHROFF现场应用工程师Ralf Waldt表示。对于欧洲XFEL这类项目，延误工期司空见惯。例如为了解决机器上线后的同步问题，，有时耗时长达数年之久。但是，一投入运营，这就是一次成功的冒险。
“欧洲XFEL从一开始就完全离不开盈凡SCHROFF MTCA.4，”DESY工程师Kay Rehlich表示：“它不负众望，从一开始就顺利运转，让人惊艳。”盈凡SCHROFF团队能够随时为DESY提供支持，确保加速器始终正常运行。
“盈凡SCHROFF为我们提供的产品均运行良好，”Rehlich赞道：“我印象中设施内无一系统机箱出过问题。”
自项目启动以来，欧洲XFEL的盈凡SCHROFF解决方案就体现出了卓越的可靠性：不仅能不间断使用，还提供了这种强大的自由电子激光器所需的高速数据传输和可靠性。随着欧洲XFEL顺利稳定运行，科学家们能充分利用在该设施的宝贵时间，全力投身于重要工作，比如寻找治疗疾病的方法，发现新技术或增进人类对宇宙的了解。
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