CERN

Muon­spektrometrar för ett experiment vid CERN

En ny generation spektrometrar för forskning vid ett banbrytande institut

Max‑Planck‑Institut für Physik (MPP) är ett banbrytande institut som redan har haft stor påverkan inom elektronikens värld. Det tyska institutet är helt inriktat på utveckling inom elektronik. Tack vare en trådpositionsprecision på 10 mikrometer har institutet uppnått ett världsunikt rekord.

Institutet bedriver grundforskning med fokus på elementarpartikelfysik och astropartikelfysik. Som en del av ATLAS‑experimentet har MPP behov av mycket tunnväggiga aluminiumrör med hög precision. Dessa aluminiumrör, även kallade driftrör, utgör kärnan i en ny generation muondetektorer i ATLAS‑experimentet vid CERN. Den tidigare generationen spektrometrar spelade en avgörande roll vid upptäckten av det berömda Higgsbosonet år 2012. För detta arbete tilldelades Peter Higgs Nobelpriset i fysik år 2013.

Ingenjörer och forskare monterar för närvarande åtta av dessa moderna detektorer. Deras högre prestanda kommer redan att spela en roll under den kommande mätfasen (tredje körningen från 2022 till 2023). Totalt kommer 100 av dessa detektorer att byggas under de kommande tre åren vid MPP och Fermilab i USA i samarbete med universitet i USA. De kommer att integreras i ATLAS under nästa längre driftstopp, som pågår från 2024 till 2027.

Enastående precision i den nya generationen spektrometrar

”De nya driftrören har en diameter på 15 mm, vilket är endast hälften av de tidigare modellerna. Signalerna kan nu avläsas inom 200 nanosekunder, vilket är fyra gånger snabbare än tidigare. Detta innebär att driftrören och deras elektronik under kortare tid exponeras för den neutron‑ och gammastrålning som är allestädes närvarande i ATLAS‑detektorn – och därför kan reagera tio gånger snabbare på muoner”, förklarar Dr Hubert Kroha, projektledare vid MPP.

Ett viktigt bidrag till den höga rumsliga upplösningen levereras av den exceptionella mekaniska precisionen hos muonkammarna. Under konstruktionen av kamrarna monteras positionerna för mättrådarna i mitten av driftrören med en noggrannhet på 5 mikrometer. Som jämförelse är ett människohår cirka 100 mikrometer tjockt.

De extruderade aluminiumrören ställer mycket höga krav vad gäller tunn väggtjocklek (0,4 mm), rundhet och koncentriskhet inom 0,1 mm samt låg ytjämnhet – krav som samtliga ligger långt utanför gällande standarder. Här fanns initialt en oro kring tillverkningsbarheten av sådana rör.

Mifa Masterclass i precisionsextrudering

”Under en masterclass vid Mifa Academy fick vi ta del av de särskilda möjligheterna inom precisionsextrudering hos Mifa. Detta gjorde det möjligt för oss att i ett nära samarbete med Mifa konstruera ett rör med rätt specifikationer och därmed realisera nästa steg för vår nya generation muonspektrometrar. Dessutom kunde ytbehandlingen också utföras hos Mifa, vilket innebär att vi endast har en kontaktpartner.”

Mifa organiserar dessa masterclasses för ingenjörer och konstruktörer i syfte att dela vår kunskap om möjligheterna med aluminium precisionsextrudering. Inspiration och kunskapsdelning står i centrum under Mifas masterclasses. Under masterclassen lär ni er hur aluminium precisionsextrudering kan användas optimalt för att utveckla bättre profiler och i slutändan bättre slutprodukter, med som ett möjligt mervärde lägre kostnader tack vare effektiva konstruktioner. Det är möjligt att delta kostnadsfritt i en online‑masterclass.

Profili in alluminio su misura

Mifa levererar en enastående noggrannhet

Hos Mifa kretsar allt kring kunskap och teknik. Med vårt omfattande maskinpark och vår expertis inom aluminium‑ och magnesiumprofiler producerar vi profiler med mycket hög precision. Tillsammans med Max‑Planck‑Institut für Physik arbetade vi med projektet ATLAS‑detektorn vid CERN i Genève. I detta projekt ger Mifas precisionsextrudering, med måttoleranser på ±0,02 mm och mycket tunna väggtjocklekar, Max‑Planck‑Institut für Physik helt nya möjligheter.

ATLAS‑projektet kräver en exceptionell noggrannhet för samtliga komponenter. Av denna anledning valde Max‑Planck‑Institut für Physik att låta Mifa tillverka aluminiumprofilerna. Konstruktionen kräver nämligen en väggtjocklek på 0,4 mm, med ytterst små tillåtna avvikelser. Gällande standarder för extrudering av aluminiumprofiler tillåter ofta avvikelser på ±0,15 mm, medan Mifa kan extrudera med en noggrannhet på ±0,02 mm. Detta var den avgörande anledningen till att Max‑Planck‑Institut für Physik valde Mifa som partner för detta krävande projekt.

Mer om precisionsextrudering

Ytbehandlingar för särskild renhet

Naast den precision som Mifa levererar finns det ytterligare en anledning till att Max‑Planck‑Institut für Physik valde Mifa. För att skydda aluminiumprofilen genomgår produkten en ytbehandling. Ytbehandlingen är en kemisk bearbetning av metallytan. Det skikt som appliceras på profilen, kallat Surtec, säkerställer bland annat att profilen skyddas mot korrosion.

Hos Mifa besitter vi inte enbart expertis inom bearbetning, precisionsextrudering och montering. Tack vare Mifa Surface Treatments fullt automatiserade produktionslinjer, både för små och stora serier, har vi möjlighet att ta ansvar för hela ytbehandlingsprocessen internt. Detta leder i slutändan till tids‑ och kostnadsbesparingar i det totala produktionsflödet.

Mer om ytbehandlingar
Passiveren bij Mifa

Specialförpackning

I samarbete med Max‑Planck‑Institut für Physik har Mifa utvecklat en särskild förpackningslösning för att skydda de högteknologiska profilerna under transport. Tack vare de skräddarsydda förpackningarna hålls samtliga produkter säkert på plats och skyddas optimalt.
Rick Gellen, Area Sales Manager at Mifa

Vänligen kontakta oss

Vänligen ring eller skicka e‑post Rick

Area Sales manager