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Spectromètres à muons pour l'expérience du CERN

Une nouvelle génération de spectromètres pour la recherche dans un institut révolutionnaire.

Le Max-Planck-Institut für Physik (MPP) est un institut révolutionnaire qui a déjà eu un impact significatif dans le domaine de l’électronique. Cette entreprise allemande est entièrement dévouée aux développements dans le domaine de l’électronique. Grâce à leur précision de positionnement des fils de 10 microns, l’institut a établi un record mondial sans précédent.

L’entreprise mène des recherches fondamentales axées sur la physique des particules élémentaires et la physique des astroparticules. Dans le cadre de l’expérience ATLAS, le MPP nécessite des tubes en aluminium à paroi très mince avec une grande précision. Ces tubes en aluminium, également appelés tubes de dérive, constituent le cœur d’une nouvelle génération de détecteurs de muons dans l’expérience ATLAS du CERN. La génération précédente de spectromètres était impliquée dans la détection du fameux boson de Higgs en 2012. Peter Higgs a reçu le prix Nobel de physique en 2013 pour cette découverte.

Des ingénieurs et des scientifiques montent actuellement huit de ces détecteurs modernes. Leurs performances améliorées joueront déjà un rôle dans la prochaine phase de mesure (troisième cycle de 2022 à 2023). Au total, 100 de ces détecteurs seront construits au cours des trois prochaines années au MPP et au Fermilab USA en collaboration avec des universités aux États-Unis. Ils seront intégrés dans ATLAS lors du prochain long arrêt technique de 2024 à 2027.

Une précision sans précédent dans la nouvelle génération de spectromètres

“Les nouveaux tubes de dérive ont un diamètre de 15 mm, seulement la moitié de celui des modèles précédents. Les signaux peuvent maintenant être lus en moins de 200 nanosecondes, soit quatre fois plus rapidement qu’auparavant. Cela signifie que les tubes de dérive et leur électronique sont exposés moins longtemps aux radiations neutroniques et gamma omniprésentes dans le détecteur ATLAS – et peuvent donc réagir dix fois plus rapidement aux muons”, explique le Dr Hubert Kroha, chef de projet au MPP.

Une contribution importante à la haute résolution spatiale est apportée par l’incroyable précision mécanique des chambres à muons. Pendant la construction des chambres, les positions des fils de comptage au milieu des tubes de dérive sont montées avec une précision de 5 micromètres. Pour comparaison, un cheveu humain fait environ 100 micromètres de diamètre.

Ces tubes d’aluminium extrudé sont soumis à des exigences très élevées en termes d’épaisseur de paroi mince (0,4 mm), de circularité et de concentricité dans une tolérance de 0,1 mm, ainsi que de faible rugosité de surface, tous bien au-delà des normes habituelles. Nous craignions la faisabilité de la fabrication de tels tubes.

Mifa Masterclass sur l'Extrusion de Précision

“Lors d’une masterclass à l’académie Mifa, nous avons découvert les possibilités exceptionnelles de l’extrusion de précision chez MIFA. Grâce à cela, nous avons été en mesure, en collaboration étroite avec Mifa, de fabriquer un tube répondant aux spécifications nécessaires pour réaliser l’étape suivante de nos nouveaux spectromètres de muons. De plus, nous avons pu confier le traitement de surface à MIFA, ce qui nous a permis d’avoir un seul interlocuteur pour ces deux aspects.”

Mifa organise ces Masterclasses pour les ingénieurs et les constructeurs afin de partager nos connaissances sur les possibilités de l’extrusion de précision de l’aluminium. L’inspiration et le savoir sont au cœur des Masterclasses de Mifa. Au cours de la masterclass, vous apprendrez à exploiter au mieux l’extrusion de précision de l’aluminium afin de développer un profil et, en fin de compte, un meilleur produit final. Un avantage potentiel supplémentaire pourrait être une réduction des coûts grâce à des conceptions plus efficaces. Vous pouvez participer gratuitement à une masterclass en ligne.

Mifa offre une précision inégalée

Chez Mifa, tout tourne autour du savoir-faire et de la technologie. Avec notre vaste parc de machines et notre expertise dans le domaine des profilés en aluminium et en magnésium, nous produisons les profils les plus précis. En collaboration avec l’Institut Max Planck de physique, nous avons travaillé sur le Projet ATLAS Detector au CERN de Genève. Un projet où l’extrusion de précision de Mifa, avec des tolérances dimensionnelles de ±0,02 mm et des parois très minces, offre des possibilités sans précédent à l’Institut Max Planck de physique.

Le projet ATLAS exige une précision inégalée pour toutes les pièces. C’est précisément pour cette raison que l’Institut Max Planck de physique a choisi de faire fabriquer les profilés en aluminium chez Mifa. En effet, la conception requiert une épaisseur de paroi de 0,4 mm avec une marge d’erreur minimale. Les normes habituelles pour l’extrusion de profilés en aluminium permettent souvent des écarts de ±0,15 mm. Mifa peut extruder avec une précision allant jusqu’à ±0,02 mm. C’est pour cette raison que l’Institut Max Planck de physique a choisi Mifa comme partenaire pour ce projet ambitieux.

Plus sur l'extrusion de précision

Traitements de surface pour une pureté spécifique

En plus de la précision fournie par Mifa, il existe une autre raison pour laquelle l’Institut Max Planck de physique a choisi Mifa. Pour protéger le profilé en aluminium, le produit subit un traitement de surface. Ce traitement consiste en un processus chimique appliqué à la surface du métal. La couche appliquée sur le profilé, appelée Surtec, permet entre autres de protéger le profilé contre la corrosion.

Chez Mifa, nous ne possédons pas seulement des connaissances en usinage, en extrusion de précision et en assemblage. Grâce aux lignes de production entièrement automatisées de Mifa Surface Treatment, grandes et petites, nous sommes capables de gérer l’intégralité du processus de traitement de surface. Cela permet en fin de compte d’économiser du temps et des coûts sur l’ensemble du processus.

Plus d'informations sur les traitements de surface

Emballage spécial

En collaboration avec l’Institut Max Planck de physique, Mifa a développé un emballage spécial pour protéger les profils haute technologie pendant le transport. Grâce à des emballages sur mesure, tous les produits restent parfaitement en place.

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Area Sales manager