Obserwatorium Pierre Auger - Scyntylacyjny Detektor Powierzchniowy (2016-2019)
Koordynatorzy projektu w DAI:
Tomasz Gieras, Jacek Świerblewski
e-mail: Tomasz.Gieras@ifj.edu.pl, Jacek.Swierblewski@ifj.edu.pl
Pracownicy DAI zaangażowani w projekt:
Inżynierowie: Wawrzyniec Gaj, Paweł Halczyński, Andrzej Kotarba, Jerzy Kotuła, Jaromir Ludwin, Wojciech Marek, Marek Stodulski
Technicy: Jarosław Adamek, Julian Chorążak, Bogdan Dąbrowski, Krzysztof Grzybek, Jerzy Kantorski, Ryszard Pyzioł, Marek Rachwalik, Maciej Sowiński, Henryk Świerk, Piotr Topolski, Paweł Wroński
Opis:
Wstęp
Dział Budowy Aparatury i Infrastruktury Naukowej (DAI) jest zaangażowany w modernizację eksperymentu PIERRE AUGER w Argentynie, gdzie na dużym obszarze ok. 3 tys. km2 w Andach zbudowany jest system wodnych detektorów Cherenkov’a. Eksperyment umożliwia badanie promieni kosmicznych o skrajnie wysokich energiach. W ramach rozbudowy tego systemu nad każdym detektorem będą zainstalowane detektory scyntylacyjne SSD (Surface Scintillator Detector) o dużej powierzchni. Instytucje naukowo-badawcze biorące udział w eksperymencie PIERRE AUGER wykonają 1200 detektorów. W ramach zobowiązania IFJ PAN Kraków DAI ma wykonać 180 takich detektorów.
Widok wodnego detektora Cherenkov’a (pierwszy), wizualizacja istniejącego detektora z nadbudowanym SSD (drugi).
Powyższe zdjęcie i rysunek z linków:
https://www.auger.org/index.php/observatory/auger-hybrid-detector
Detektor SSD
Detektor SSD umieszczony jest w ramie aluminiowej o wymiarach 380 cm x 128 cm x 8,3 cm. Wewnątrz ramy znajduje się 48 scyntylatorów o wymiarach 120 cm x 5 cm x 1 cm. Przez otwory wykonane w tych scyntylatorach przewleczone jest 48 światłowodów o charakterystyce Wave Length Shifter (WLS), które są tak ułożone aby zbierały rozbłyski światła ze wszystkich scyntylatorów i doprowadzały je do fotopowielacza. Cały detektor jest zamknięty pokrywami zapewniającymi światłoszczelność. Na zewnątrz detektora znajdują się: złącze doprowadzające wysokie napięcie do fotopowielacza oraz złącze wyprowadzające sygnał elektryczny z fotopowielacza.
Powierzchniowy Detektor Scyntylacyjny.
Montaż detektora SSD
Scyntylatory i światłowody narażone na promieniowanie UV ulegają degradacji. Montaż komponentów detektora SSD będzie prowadzony w pomieszczeniu gdzie zastosowano wysokiej klasy oświetlenie LED-owe. Oświetlenie to nie emituje promieniowania UV.
Pracownicy DAI zaprojektowali i wykonali infrastrukturę do seryjnego montażu detektorów w skład którego wchodzą:
Stanowisko do składania obudowy
Został wykonany stół do precyzyjnego sklejenia ramy aluminiowej z płytą warstwową.
Stanowisko do sklejania obudowy.
Uchylny stół montażowy
Stanowisko to zostało zaprojektowane na potrzeby zalewania klejem optycznym światłowodów w pozycji pionowej.
Uchylny stół montażowy.
Urządzenie do rozwijania światłowodów
Urządzenie to będzie wspomagało prace przy wciąganiu światłowodów do scyntylatorów gwarantując:
- regulowaną prędkość rozwijania,
- przechowywanie i rozwijanie światłowodu w warunkach gwarantujących bezpieczeństwo,
- brak możliwości poplątania lub załamania światłowodów.
Urządzenie do rozwijania światłowodów.
Stanowisko do topienia końców światłowodów
Topienie końcówek światłowodów ma na celu zapewnienie niezaburzonego przepływu światła. Urządzenie będzie precyzyjnie utrzymywało zadaną temperaturę.
Stanowisko do topienia końcówek światłowodów.
Wózek transportowy
Całkowicie zmontowany detektor będzie ważył ok. 130 kg. Dla ułatwienia transportu wykonano wózek transportowy wraz z systemem rolek, po których będzie przesuwany detektor.
Wózek transportowy.
Stanowisko testowe dla detektora SSD
Każdy zmontowany detektor musi być przetestowany przed transportem do Argentyny. W tym celu pracownicy DAI zaprojektowali i zbudowali zautomatyzowane stanowisko do testowania detektorów SSD wykorzystujące detekcję cząstek promieniowania kosmicznego. Stanowisko składa się ze stołu wykonanego z profili stalowych, na którym umieszczone są wózki poruszane silnikami krokowymi wzdłuż (ruch X) i w poprzek stołu (ruch Y).
Widok stanowiska testowego dla detektorów SSD.
Na wózkach zamontowane są dwa liczniki scyntylacyjne z fotopowielaczami jeden nad drugim tak aby powierzchnie scyntylatorów pokrywały się. Konstrukcja umożliwia przesuwanie sprzężonych liczników scyntylacyjnych nad całą powierzchnią badanego detektora. Zarówno przesuw liczników scyntylacyjnych jak i odczyt danych sterowany jest przez komputer podłączony do dwóch kaset z elektroniką. Jedna kaseta zawiera zasilanie, kontroler i sterowniki silników krokowych a druga - zasilacz, elektronikę równoczesności i odczytu sygnałów z fotopowielaczy znajdujących się w licznikach. Pomiary są sterowane programem napisanym w LabVIEW przez pracowników DAI. Odczyty z liczników scyntylacyjnych zapisywane są w komputerze. Są one podstawą do kwalifikowania detektorów jako dobre lub uszkodzone.
Ruchome wózki z licznikami scyntylacyjnymi (pierwszy), Panel operatora do przeprowadzania testów detektorów SSD (drugi).
« powrót do głównej
Data ostatniej modyfikacji: 18/2/2020