Монолитный детектор, напечатанный на 3D-принтере, достиг важной вехи в ЦЕРНе

Сотрудничество 3DET (3D-печатный детектор) в ЦЕРН в партнерстве с ETH Zurich, Школой менеджмента и инженерии Во и Институтом сцинтилляционных материалов в Украине достигло важной вехи. В результате сотрудничества была успешно разработана полностью напечатанная на 3D-принтере монолитный детектор, что стало большим шагом вперед в производстве и сборке пластиковых сцинтилляционных детекторов.

Пластиковые сцинтилляционные детекторы играют решающую роль в экспериментах по физике высоких энергий благодаря своей экономической эффективности и способности облегчать отслеживание субнаносекундных частиц и калориметрию. Задача заключается в создании детекторов следующего поколения, таких как двухтонный детектор со сверхмелкой зернистостью” в нейтринном эксперименте T2K в Японии, в котором используются два миллиона мерцающих кубов размером 1 × 1 × 1 см3, расположенных в сложной структуре. Достижение больших активных объемов и более точной 3D-сегментации требует технологических инноваций в процессах производства и сборки.

Прототип детектора (слева) оснащен сдвигающими длину волны оптическими волокнами и кремниевыми фотоумножителями и (справа) освещается ультрафиолетовым светом с обнаженной внутренней структурой. (Изображение предоставлено CERN) ) <п>Коллаборация 3DET решила эти проблемы, используя методы аддитивного производства для создания пластиковых сцинтилляционных детекторов без необходимости последующей обработки и механической обработки. Этот оптимизированный подход значительно упрощает процесс сборки, позволяя эффективно масштабировать сложные рабочие процессы и достигать более точной сегментации.

Монолитный детектор состоит из активных пластиковых сцинтилляционных кубов, отражающего покрытия, обеспечивающего оптическую независимость, и стратегически расположенных отверстий для установки оптических волокон, смещающих длину волны, по всей структуре. Примечательно, что этот прототип, напечатанный на 3D-принтере, устраняет необходимость в дополнительных этапах производства, позволяя сразу же после процесса печати производить обработку волокон, фотосчетчиков и считывающей электроники. В результате получается полнофункциональный детектор физики элементарных частиц.

«Это достижение представляет собой существенный прогресс в облегчении создания сложных монолитных геометрических фигур всего за один шаг. Более того, это демонстрирует, что масштабирование до более крупных объемов должно быть простым, дешевым и производиться быстро», — говорят авторы Давиде Сгалаберна и Тим Вебер из ETH Zurich. </п>

«Приложениями, которые могут извлечь выгоду из отслеживания частиц субнс и калориметрии в больших объемах, будут массивные детекторы нейтрино, адронные и электромагнитные калориметры или высокоэффективные детекторы нейтронов».

Команда 3DET продемонстрировала возможности своего творения путем визуализации космических лучей со сцинтилляционным световым выходом и оптическим разделением кубов на кубы, эквивалентным современным детекторам. Точность их результатов была дополнительно подтверждена лучевыми испытаниями, проведенными на участке Т9. Это достижение открывает новые возможности в области физики высоких энергий, демонстрируя потенциал 3D-печати для революции в производстве современных детекторов для экспериментальных исследований.

<стр>Источник: cerncourier.com</стр>