Новое изобретение Объединенного института ядерных исследований позволит упростить процесс сборки сцинтилляционных детекторов сложного профиля. Эти детекторы нужны для обнаружения элементарных частиц во время экспериментов на ускорителях.
Отдельный модуль детектора может состоять из массива единичных сцинтилляционных ячеек любой геометрической формы. Новый способ сборки детектора 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, – рассказал один из авторов изобретения, начальник сектора Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ 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 точный шаблон для набора сцинтилляционных ячеек в модуле. 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 любых типоразмеров при достаточно высокой производительности. Гарантированная точность сборки повысит точность пространственных измерений детекторов большой площади.
Сборка детектора ведется так. 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», – подчеркнул 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.