Физики-ядерщики СПбГУ разработали и ввели в эксплуатацию установку для изучения процессов газового охлаждения тонких и изогнутых кремниевых пиксельных детекторов. Эти детекторы играют важную роль в современных экспериментах на ускорителях частиц, таких как коллайдер NICA. Они с высочайшей точностью восстанавливают траектории заряженных частиц, что необходимо для изучения свойств материи. Современные тенденции требуют создания детекторов рекордно малой толщины с высокой радиационной стойкостью, но это порождает серьезные инженерные вызовы.
Основная проблема заключается в перегреве чувствительной электроники. Рабочий температурный диапазон детекторов не должен превышать +30 °C, так как при увеличении температуры резко возрастают шумы, снижающие точность измерений. Эффективный отвод тепла осложняется хрупкостью и большой площадью детекторных модулей.
Ученые СПбГУ предложили решение с использованием охлажденных паров азота. Ключевой особенностью метода является подача газа с минимальными потоком и скоростью. Это позволяет увеличить теплопередачу и удержать температуру в рабочем диапазоне, одновременно стабилизируя градиент температур на большой площади близко расположенных детекторных слоев.
Такой подход позволяет избежать вибраций хрупких структур, которые могли бы возникнуть при использовании более интенсивных потоков. Новая схема газового охлаждения, протестированная на экспериментальной установке, может быть использована для оптимизации систем детекторов в мегасайс-проектах, включая коллайдер NICA, который реализуется при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
Ранее в СПбГУ представили «самописец» для промышленных котельных.
