Новое изобретение Объединенного института ядерных исследований позволит упростить процесс сборки сцинтилляционных детекторов сложного профиля. Отдельный модуль детектора может состоять из массива единичных сцинтилляционных ячеек любой геометрической формы – новый способ сохранит точность позиционирования ячеек и обеспечит повторяемость размеров и взаимного положения элементов детектора
— Это изобретение относится к классу технологий, облегчающих сборку детекторов для экспериментальных установок, — прокомментировал соавтор изобретения, начальник сектора торцевых детекторов на CMS Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ к. т. н. Николай Горбунов. – Оно существенно сокращает затраты труда и увеличивает точность сборки. Возможно, изобретение будет использовано при модернизации детекторов адронного калориметра установки CMS в ЦЕРН; также в дальнейшем планируется его использование при создании детекторов установки SPD ускорительного комплекса NICA. Детекторы для NICA сейчас проектируются и создаются, поэтому у нас широкое поле деятельности для внедрения этой технологии.
В новом способе позиционирования сцинтилляционных ячеек в сегментированных детекторах применяется специально разработанный прецизионный шаблон для набора сцинтилляционных ячеек в модуле. Прецизионный шаблон представляет собой решетчатую структуру с окнами и рамкой. Форма, размер и расположение каждого из окон соответствуют форме, размеру и расположению соответствующей сцинтилляционной ячейки в наборе детекторного модуля. Рамка шаблона обеспечивает сохранение его размеров и удобство в эксплуатации.
Шаблон производится с большой точностью методом лазерной резки на станке с ЧПУ из листа нержавеющей стали толщиной 2-4 мм, что не влечет за собой больших финансовых расходов и затрат труда. Технология позволяет собирать детекторы практически с любыми типоразмерами при достаточно высокой производительности. Использование изобретения в силу гарантированной точности сборки приведет к повышению точности пространственных измерений детекторов большой площади.
Прецизионные шаблоны для массива сцинтилляционных ячеек детекторного модуля, выполненные из листовой нержавеющей стали толщиной 2 мм с использованием лазерной резки
Сам способ позиционирования заключается в следующем. Предварительно на печатной плате детектора выполняются парные базовые установочные отверстия для точного позиционирования шаблона. Далее с помощью шаблона единичные сцинтилляционные ячейки детекторного модуля приклеиваются на печатную плату. После приклеивания ячеек шаблон удаляют.
Разработанная в ОИЯИ технология позиционирования позволяет создавать детекторы любой формы.
— Мы сделали несколько образцов решеток для демонстрации возможностей этой технологии. Размер самих решеток также может быть разным, — рассказал Николай Горбунов.
Изобретение может быть применено в различных областях науки и техники. Оно продолжает развивать идею, предложенную в предыдущем изобретении группы авторов – на конструкцию сцинтилляционного детектора.
Патент на изобретение «Способ позиционирования сцинтилляционных ячеек в сегментированных детекторах и устройство для его осуществления» авторства Сергея Афанасьева, Александра Голунова, Николая Горбунова и Юрия Ершова был получен Объединенным институтом 13 июля 2022 г.
