Экструзионные сцинтилляционные стрипы для эксперимента OPERA

Abstract

Представлены основные результаты математического моделирования светособирания в системе «стрип – волокно». Показано, что объемная длина затухания (BAL) существенно влияет на световой выход при значениях 20…150 см. На основе анализа существующих способов получения сцинтилляционных стрипов предложена концепция бесшнековой экструзии из специально приготовленного сцинтилляционного полимера. Приведены технологическая схема и описание основных стадий процесса получения. Изготовлено и протестировано более 3000 сцинтилляторов длиной 7 м с соэкструзионным светоотражающим покрытием. Представлены результаты измерения основных функциональных параметров пластмассовых сцинтилляторов (ПС). На лучших образцах стрипов достигнута высокая прозрачность (BAL = 150 см) и отражающая способность покрытия (R = 95…96 %). Световой выход новых сцинтилляционых стрипов достигает 9 фотоэлектронов, что на 40…50 % выше лучших мировых аналогов.

Наведено основні результати математичного моделювання світлозбирання в системі "стрип – волокно". Показано, що об'ємна довжина затухання (BAL) суттєво впливає на світловий вихід при значеннях 20...150 см. На базі аналізу існуючих методів отримання сцинтиляційних стрипів запропонована концепція бесшнекової екструзії із спеціально приготовленого сцинтиляційного полімеру. Наведено технологічну схему та описання основних стадій процесу отримання. Отримано та протестовано понад 3000 сцинтиляторів довжиною 7 м з коекструзійним світловідбиваючим покриттям. Представлені результати вимірювання головних функціональних параметрів ПС (прозорість та світловий вихід). На кращих зразках стрипів досягнута висока оптична прозорість (BAL = 150 см) та відбиваюча здатність покриття (R = 95…96 %). Світловий вихід нових сцинтиляційних стрипів досягає 9 фотоелектронів, що на 40...50 % вище кращих світових аналогів.

In the article first we introduce main results of computer light collection simulation in "strip – WLS fiber" system. It was shown that Bulk Attenuation Length (BAL) significantly influence light yield in the range of 20…150 cm. Having studied existing methods of scintillating strip production – extrusion method and bulk polymerization – the concept of new technology was formulated. The new method flowchart and description of basic stages of production are introduced. Using pilot set more than 3000 scintillating strips with co-extruded cover were obtained and tested. The measuring of strip functional characteristics (BAL and light yield) are presented. For best strip samples there were achieved high transparency (BAL = 150 см) and cover reflectivity (R = 95…96 %). Light yield of the new scintillating strips is up to 9 photoelectrons, that is 40…50 % more than for best world analogues.