Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали и запустили экспериментальную установку для исследования газового охлаждения тонких и изогнутых кремниевых пиксельных детекторов большой площади. Эта прорывная схема терморегуляции открывает двери для высокоточных экспериментов на коллайдере NICA — российском проекте класса мегасайнс.
Ключевой элемент детекторных систем
Кремниевые пиксельные детекторы абсолютно незаменимы в экспериментах на современных ускорителях, гарантируя прецизионное восстановление траекторий частиц. Высокое пространственное разрешение особенно важно при изучении распада короткоживущих частиц, требующего сверхтонких систем с минимумом материала.
Вызовы миниатюризации и охлаждения
Передовые монолитные сенсоры, отличающиеся минимальной толщиной и радиационной стойкостью, сталкиваются с серьезной проблемой — сильной чувствительностью электроники к перегреву. Работа детекторов возможна лишь при температурах ниже +30°C, ведь нагрев резко увеличивает шумы, искажая измерения. Эффективный отвод тепла затрудняется хрупкостью крупногабаритных модулей.
Инновационное решение физиков СПбГУ
Успешный ответ на этот вызов нашли ядерщики Санкт-Петербургского университета. Ими создана революционная система охлаждения тонких детекторов большой площади, в основе которой — управляемый поток холодных паров азота. Минимизация скорости потока обеспечивает одновременно отличную теплопередачу и защиту хрупкой поверхности от вибраций. Это стабилизирует рабочий диапазон и температурный градиент на всей площади многослойных систем.
Установка TICA-4: Платформа для будущих открытий
Разработанная в СПбГУ установка четвертого поколения TICA-4 (Thermal Investigations of Cold-gases Arrays) — это универсальная многомодульная платформа. Ее разборная конструкция легко адаптируется для апгрейда системы подачи азота и подключения дополнительных температурных сенсоров, что важно для работы с ультратонкими детекторными слоями.
Перспективы применения в глобальных проектах
Инновационная разработка нацелена на изучение протяженных детекторных структур длиной до 580 мм. Такие сенсоры станут ключевым компонентом новых экспериментов MPD на коллайдере NICA в Дубне и модернизированной трековой системы ALICE на Большом адронном коллайдере CERN.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник: scientificrussia.ru
