Exel复合碳纤维材料在日内瓦核子研究中心完成9年的高精度服务

 

       作为LHC的紧凑μ介子电磁阀(CMS)探测器中粒子跟踪器的关键部件，Exel拉出的轮廓必须满足严格的维度公差，并在这个充满挑战的环境中保持最佳的性能，任何停机或失败都将对一些重大科学实验产生影响。

 

        LHC是世界上最大最强的粒子加速器。它由一个27公里的超导磁体环组成，有许多加速结构，以提高粒子的能量。在加速器内部，两个高能量的质子束以接近光速的速度向相反的方向运动，然后在其环周围的四个位置碰撞。CMS探测器位于四个碰撞点之一，记录了粒子使用硅跟踪器的路径，该跟踪器由大约7500万个独立的电子传感器通道组成。

 

        Exel组件是支持硅跟踪器模块的688个高精度结构的一部分。这些材料是由两个1.2米长的碳纤维环氧复合材料制成的，它的壁厚为0.7毫米，而且为L型的交叉杆，从而形成了一个框架结构，在这个框架中，粒子探测模块的位置。除了提供这个应用所需的轻量和辐射透明度之外，重要的是，Exel组件在尺寸和平直度方面达到了极其严格的程度，并且在CMS中遇到的低温环境中依然可以保持良好的机械性能。为了提供高强度的刚度和热稳定性，公司采用高模数单向(UD)碳纤维来设计型材。此外，还采用了薄玻璃纤维表面组织来改进加工。所有的部件和固定装置在赫尔辛基物理研究所的夹具上组装和粘合，制造出了一种尺寸公差为0.05毫米的结构。

 

        Exel在生产高性能薄壁拉浆材料方面的能力，以及该公司在设计高模量碳纤维方面的经验，据说是该项目的关键成功因素。Exel还与CERN合作，提供了大约200公里的绝缘玻璃纤维材料，以建立大型强子对撞机的超导体。

 

        Exel在2001年至2005年期间向CERN提供了跟踪支持配置文件，并于2008年开始使用。CMS探测器一直表现出色，在2012年发现了一种新的基本粒子——希格玻色子。

 

        CERN的CMS跟踪项目工程师Antti Onnela说：“我们对Exel复合材料提供的高技术和发展支持非常满意，我们对这些复合结构有相当大的挑战性，早期的层压版本没有达到它们的要求。Exel开发了需要的薄壁u型，这一技术在技术上更先进，但也更经济，因为生产过程减少了昂贵的碳纤维的浪费。在CMS应用了9年之后，Exel的部分继续表现完美，就像在开始时一样。”