CERN

Spettrometri a muoni per esperimento del CERN

Una nuova generazione di spettrometri per la ricerca di un istituto all’avanguardia.

Il Max-Planck-Institut für Physik (MPP) è un istituto all’avanguardia che ha avuto un grande impatto nel mondo dell’elettronica. L’azienda tedesca è completamente dedicata allo sviluppo dell’elettronica e ha stabilito un record mondiale senza precedenti grazie alla precisione di 10 micron nella posizione dei fili.

L’istituto svolge ricerche fondamentali con un focus sulla fisica delle particelle elementari e sulla fisica astroparticellare. Come parte dell’esperimento ATLAS, MPP richiede tubi di alluminio a pareti sottili con alta precisione. Questi tubi di alluminio, noti anche come drift tubes, costituiscono il cuore di una nuova generazione di rivelatori di muoni nell’esperimento ATLAS del CERN. La generazione precedente di spettrometri ha partecipato alla scoperta del celebre bosone di Higgs nel 2012. Peter Higgs ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisica nel 2013 per questo lavoro.

Attualmente, ingegneri e scienziati stanno montando otto di questi moderni rivelatori. Le loro prestazioni superiori entreranno in gioco nella prossima fase di misurazione (3° run dal 2022 al 2023). In totale, 100 di questi rivelatori saranno costruiti nei prossimi tre anni presso MPP e Fermilab USA, in collaborazione con università negli Stati Uniti. Saranno integrati in ATLAS durante la prossima lunga fermata del 2024 al 2027.

Precisione senza precedenti nella nuova generazione di spettrometri

“Le nuove drift tubes hanno un diametro di 15 mm, solo la metà dei modelli precedenti. I segnali possono ora essere letti entro 200 nanosecondi, quattro volte più velocemente rispetto a prima. Questo significa che le drift tubes e la loro elettronica sono esposte per meno tempo alla radiazione di neutroni e raggi gamma, che è onnipresente nel rivelatore ATLAS, e possono quindi rispondere ai muoni 10 volte più rapidamente,” spiega il Dr. Hubert Kroha, project leader di MPP.

Un contributo significativo alla alta risoluzione spaziale è fornito dall’incredibile precisione meccanica delle camere per muoni. Durante la costruzione delle camere, le posizioni dei fili di rilevamento al centro delle drift tubes vengono montate con una precisione di 5 micrometri. A titolo di confronto, un capello umano ha uno spessore di circa 100 micrometri.

A questi tubi di alluminio estruso sono richieste elevate specifiche in termini di spessore della parete (0,4 mm), rotondità e concentricità entro 0,1 mm e basse rugosità superficiali, tutte ben al di fuori degli standard normali. Ci siamo preoccupati della fattibilità di tali tubi.

Extrusieprofiel meten

Mifa offre una precisione senza precedenti

Da Mifa, tutto ruota attorno alla conoscenza e alla tecnologia. Con il nostro ampio parco macchine e la nostra esperienza nella produzione di profili in alluminio e magnesio, realizziamo i profili più precisi. Abbiamo collaborato con il Max Planck Institute for Physics al progetto ATLAS Detector CERN Geneva. In questo progetto, l’estrusione di precisione di Mifa, con tolleranze dimensionali di ±0,02 mm e spessori delle pareti molto sottili, offre al Max Planck Institute for Physics possibilità senza precedenti.

Il progetto ATLAS richiede una precisione eccezionale per tutti i componenti. Proprio per questo motivo, il Max Planck Institute for Physics ha scelto di far produrre i profili in alluminio da Mifa. Il design richiede uno spessore della parete di 0,4 mm, con tolleranze minime. Le norme comuni per l’estrusione di profili in alluminio spesso consentono deviazioni di ±0,15 mm. Mifa può estrudere con una precisione di ±0,02 mm. Questo è il motivo per cui il Max Planck Institute for Physics ha scelto Mifa come partner per questo progetto impegnativo.

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Trattamenti superficiali per una purezza speciale

Oltre alla precisione offerta da Mifa, c’è un’altra ragione per cui il Max Planck Institute for Physics ha scelto Mifa. Per proteggere il profilo in alluminio, il prodotto subisce un trattamento superficiale. Il trattamento superficiale è un’elaborazione chimica della superficie del metallo. Il rivestimento applicato al profilo, chiamato Surtec, protegge il profilo dalla corrosione, tra le altre cose.

Presso Mifa non abbiamo solo competenze in lavorazione, estrusione di precisione e assemblaggio. Grazie alle linee di produzione completamente automatizzate, grandi e piccole, di Mifa Surface Treatment, siamo in grado di gestire l’intero processo di trattamento superficiale internamente. Questo comporta risparmi in termini di tempo e costi complessivi del processo.

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Imballaggio speciale

In collaborazione con il Max Planck Institute for Physics, Mifa ha sviluppato un imballaggio speciale per proteggere i profili high-tech durante il trasporto. Grazie agli imballaggi su misura, tutti i prodotti rimangono perfettamente al loro posto.

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