Exel復合碳纖維材料在日內瓦核子研究中心完成9年的高精度服務

 

       作為LHC的緊湊μ介子電磁閥(CMS)探測器中粒子跟蹤器的關鍵部件，Exel拉出的輪廓必須滿足嚴格的維度公差，并在這個充滿挑戰的環境中保持最佳的性能，任何停機或失敗都將對一些重大科學實驗產生影響。

 

        LHC是世界上最大最強的粒子加速器。它由一個27公里的超導磁體環組成，有許多加速結構，以提高粒子的能量。在加速器內部，兩個高能量的質子束以接近光速的速度向相反的方向運動，然后在其環周圍的四個位置碰撞。CMS探測器位于四個碰撞點之一，記錄了粒子使用硅跟蹤器的路徑，該跟蹤器由大約7500萬個獨立的電子傳感器通道組成。

 

        Exel組件是支持硅跟蹤器模塊的688個高精度結構的一部分。這些材料是由兩個1.2米長的碳纖維環氧復合材料制成的，它的壁厚為0.7毫米，而且為L型的交叉桿，從而形成了一個框架結構，在這個框架中，粒子探測模塊的位置。除了提供這個應用所需的輕量和輻射透明度之外，重要的是，Exel組件在尺寸和平直度方面達到了極其嚴格的程度，并且在CMS中遇到的低溫環境中依然可以保持良好的機械性能。為了提供高強度的剛度和熱穩定性，公司采用高模數單向(UD)碳纖維來設計型材。此外，還采用了薄玻璃纖維表面組織來改進加工。所有的部件和固定裝置在赫爾辛基物理研究所的夾具上組裝和粘合，制造出了一種尺寸公差為0.05毫米的結構。

 

        Exel在生產高性能薄壁拉漿材料方面的能力，以及該公司在設計高模量碳纖維方面的經驗，據說是該項目的關鍵成功因素。Exel還與CERN合作，提供了大約200公里的絕緣玻璃纖維材料，以建立大型強子對撞機的超導體。

 

        Exel在2001年至2005年期間向CERN提供了跟蹤支持配置文件，并于2008年開始使用。CMS探測器一直表現出色，在2012年發現了一種新的基本粒子——希格玻色子。

 

        CERN的CMS跟蹤項目工程師Antti Onnela說：“我們對Exel復合材料提供的高技術和發展支持非常滿意，我們對這些復合結構有相當大的挑戰性，早期的層壓版本沒有達到它們的要求。Exel開發了需要的薄壁u型，這一技術在技術上更先進，但也更經濟，因為生產過程減少了昂貴的碳纖維的浪費。在CMS應用了9年之后，Exel的部分繼續表現完美，就像在開始時一樣。”