2026年7月9日——先进光子源（APS）是一项工程奇迹。它能产生全球同步辐射设施中最明亮的X射线，并将这些光线传输至72个实验站，每个实验站都配备了先进的仪器，使科学家能够以极高的细节程度研究材料和系统。

所有这些仪器都需要精心且精确的设计，这正是Chasen Wolford的职责所在。他的设计方案使APS（美国能源部（DOE）科学办公室用户设施，位于DOE的阿贡国家实验室）能够操控高能X射线，科学家利用这些射线来研究关键材料、蛋白质以及其他因过快、过小或过于复杂而难以观察的现象。这项研究已在材料科学、纳米科学及许多其他领域取得了科学突破。

“我喜欢用计算机辅助设计进行头脑风暴和微调想法，直到我们找到一个人人都能理解并乐于构建的解决方案。” —— Chasen Wolford，APS助理机械工程师

“阿贡实验室以高水平科学和工程中心而闻名，”Wolford说道。“来自世界各地的科学家来到阿贡，利用APS光束线进行实验。”

设计光束线背后的系统

最近的APS升级项目增加了若干条特色光束线，这些光束线配备了充分利用APS X射线束大幅增强的亮度和相干性的设备。Wolford深度参与了这项工作。他为多条特色光束线设计了真空腔体、支撑结构、运动系统及其他组件。

“我在APS的工作规模极其宏大，”他说。“我参与设计的组件，大到Grand Tube（一个直径近3米、长21米的真空腔体），小到亚微米级的样品和运动机构。”

APS 9号扇区的Grand Tube提供了超高压真空环境，这对于光束在长距离传输中实现最小散射或污染至关重要。Wolford在Grand Tube上的工作，对于实现升级目标——利用更亮、更相干的光束进行更快、更深入的实验——至关重要。

“我设计系统的目标是让它们运行得如此顺畅，以至于几乎隐形——只是仪器中值得信赖的一部分，”Wolford说道。

特色光束线现已上线，但这并不意味着他的工作结束了。由于APS实验涵盖截然不同的领域，许多实验需要定制设备，这些设备需要由工程师设计。不断涌入APS的新实验带来了新的挑战——而据Wolford所说，“这正是在这里工作如此有趣的原因。”

通过协作解决复杂挑战

他说，一周中最棒的时刻，是坐下来与科学家和其他工程师讨论他们想要测量什么，以及是什么在阻碍测量。

“我最喜欢的环节是我们能够简化一个混乱问题的时候，”他继续说道。“我喜欢用计算机辅助设计进行头脑风暴和微调想法，直到我们找到一个人人都能理解并乐于构建的解决方案。”

他解决的许多问题都涉及某种形式的集成。例如，他可能需要找出如何定位样品，以便X射线束准确击中它。另一个例子是通过添加公用设施，使仪器更加用户友好。

“当然，”Wolford插话道，“我并不是在真空中工作，尽管我确实与真空打交道。”

在APS，项目本质上是协作性的。Wolford与科学家、工程师和技术人员紧密合作，确保实验准备就绪。通过汇聚各自的专业知识，他们能够共同设计、迭代、发布生产文件、组装部件、安装并确保其正常运行。

“我最喜欢的是所有参与者的热情和好奇心，”Wolford说。“科学家们真心乐于解释他们的研究，工程师们也同样热衷于探讨非常规解决方案。身处深度科学与实用工程的交汇点，真的非常有趣。”

阿贡实验室加速推动了推动美国繁荣与安全的科学技术。阿贡的员工是思想家、建设者、问题解决者和守护者——每个人都每个角色都为实验室对世界的影响做出贡献。

从动手实践到工程创新

他在实验室外的经历也涉及协作。在伊利诺伊理工学院学习机械工程后，他担任过设计工程师和项目经理。他从事过散料处理、精密温控、计算机数控工具、塑料挤出设备和装甲车辆设计等工作。

“这些角色让我明白，我真的很喜欢亲力亲为，与制造和使用我设计的人保持近距离，”他说。“这强化了我的信念：工程学位应该扩展你参与‘脏活’或细节工作的意愿，而不是让你远离它。”

这种理念源于他在佛罗里达州布雷登顿的童年。成长过程中，Wolford身边总是有工具和机器，并被鼓励拆解东西。

“我父亲和祖父喜欢说，‘如果你不知道它怎么工作，你就没法修好它，’”他笑着说。

Wolford充分利用了这些动手尝试的机会。他拆解过汽车、自行车和其他物品。这让他早期就接触了机械、液压和电气系统。高中时，他建立了工程实验室和课程，并领导了以工程为重点的课外活动。

他对动手工作的天赋在他2020年加入APS时发挥了重要作用。当时，APS升级项目正在进行中，Wolford以助理设计师的身份支持了这一重大工程，之后转为正式工程师岗位。

他最近的一些项目已导致正在申请的专利。

他解释了其中一项专利的由来：“有一次，一位工程师顺口提到，他对某个问题的标准解决方案并不满意。在深入思考了相关的汽车部件后，我找到了一种新的解决方案并制作了一个原型。”

经过几次迭代和原型制作，Wolford现在有两项专利申请正在审核中。

“你会经常听到‘我们就是这么做的’或‘事情就是这样’这种说法，”他建议有志于成为工程师的人。“这可能会结束对话，但不必结束你自己的探究。拆解东西，理解基本原理，并拥抱动手实践。愿意学习，并亲自动手，会让你成为更强大的工程师。”

他还强调了以诚信态度对待工作的重要性。

“阿贡的核心价值观以非常实际的方式体现出来，”他说。“安全性和严谨性驱动我进行设计和文档编制。例如，我还通过追求那些能安静运行、易于校准和维护、为使用者和操作人员带来便利的设计，来专注于影响力。”

Wolford对在阿贡的长期职业生涯感到兴奋，并期待着在未来不断发展的APS光束线建设中持续提供支持。