САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 25 сентября. /ТАСС/. Физики-ядерщики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) разработали новую схему газового охлаждения для экспериментов на коллайдере NICA, проект которого реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования (Минобрнауки) РФ. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
«Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали и запустили в эксплуатацию экспериментальную установку для исследования и оптимизации процессов газового охлаждения тонких и изогнутых кремниевых пиксельных детекторов большой площади. Новая схема охлаждения может быть использована для экспериментов на коллайдере NICA — мегасайнс-проекте, реализуемом при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ» — говорится в сообщении.
В новой схеме газового охлаждения используется холодный азот. Его пары направляются с минимальным потоком и скоростью на сенсоры, что увеличивает их теплопередачу и удерживает температуру детекторов в допустимых значениях, в том числе на большой площади. Благодаря тому, что скорость газового потока близка к нулю, удается избегать вибраций хрупких детекторных слоев.
Разработка получила название «TICA-4» — «Thermal Investigations of Cold-gases Arrays» («Тепловые исследования массивов холодных газов»). Это четвертое поколение такого рода установок — многомодульных разборных конструкций, — которое планируют использовать в будущих экспериментах MPD (Multi-Purpose Detector) в подмосковном городе Дубне на проекте класса «мегасайнс» — коллайдере NICA — и в модернизированной внутренней трековой системе ALICE на Большом адронном коллайдере, находящемся в швейцарском городе Женеве.
«Особенность нашей установки в том, что она позволяет изучать процессы и механизмы охлаждения тонких кремниевых пиксельных детекторов потоком газа. Мы разработали оптимальную схему охлаждения слоев таких тонких детекторов и получили новые результаты по использованию паров холодного азота и новых термоизоляционных материалов. Это позволило применять предложенную систему охлаждения в экспериментальных исследованиях при создании многодетекторных комплексов в физике высоких энергий» — приводятся в сообщении слова заведующего учебной лабораторией ядерных процессов СПбГУ Владимира Жеребчевского.
Коллайдер NICA и кремниевые пиксельные детекторы.
NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — сверхпроводящий коллайдер протонов и тяжелых ионов, который строится с 2013 года на базе Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) имени В. И. Векслера и А. М. Балдина Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в городе Дубне Московской области. Коллайдер создается, чтобы проводить ранее недоступные исследования в области физики частиц; в проекте будут использованы кремниевые пиксельные детекторы, которые позволяют с высокой точностью восстанавливать траектории заряженных частиц и определять точки распада короткоживущих частиц. В этих процессах применяются тонкие детекторные системы высокого пространственного разрешения; их электроника чувствительна к перегреву, а рабочий диапазон не должен превышать +30°C, поскольку чем выше температура нагрева детекторов, тем чаще возникают в них шумы и снижается точность измерений. «Кроме того, — уточняется в сообщении Минобрнауки, — проблема эффективного теплоотвода усугубляется хрупкостью самих детекторных модулей большой площади, в связи с чем к системам охлаждения и защиты ученые предъявляют особые требования».
