Qorong'i materiya detektorlarida kriogen mo'rt sinish xavfi
Qorong'u materiya tajribalari uchun suyuq ksenon (LXe) detektorlari -100 daraja va 2 barda ishlaydi. PFA isitgichlari texnik xizmat ko'rsatish uchun termal tsikldan xona haroratiga qadar omon qolishi kerak. Pastki{5}}haroratning egilish moduli sovutish va isinishda-yorilish qarshiligini aniqlaydi. 5 ta kam uchraydigan fizika ob'ektlarining miqdoriy tahlili shuni ko'rsatadiki, -100 darajada egiluvchan moduli 2000 MPa dan past bo'lgan PFA mo'rt sinishga qarshi turadi; 2500 MPa dan yuqori, yorilish sodir bo'ladi. 1,5 mm devor qalinligi 500 termal tsiklga imkon beradi, 3,0 mm esa yuqori ichki stress tufayli 50 tsiklda yoriqlar hosil qiladi.
Bukilish moduli va mo'rt o'tish harorati
PFA -50 dan -100 darajagacha egiluvchan-dan-mo'rtlikka o'tadi. Egilish moduli o'tishdan pastda keskin ortadi. -100 darajada ASTM D790 bo'yicha sinov:
| PFA darajasi | -100 daraja (MPa) da egilish moduli | -100 daraja cho'zilish cho'zilishi (%) | Sinish rejimi | Ta'sirga chidamlilik (Izod -100 daraja, J/m) |
|---|---|---|---|---|
| Standart (45% kristallik) | 2800 | 8 | Mo'rt | 25 |
| Yuqori molekulyar og'irlik (48% kristallik) | 2500 | 12 | yarim-mo'rt | 45 |
| Past kristallik (40%, o'chirilgan) | 1800 | 25 | Egiluvchan | 85 |
| O'zgartirilgan sopolimer (35% kristallik) | 1500 | 35 | Egiluvchan | 120 |
| Elastomer{0}}modifikatsiyalangan (30% kristallik) | 1200 | 50 | Juda egiluvchan | 180 |
Issiqlik siklining kuchlanishini hisoblash
20 darajadan -100 darajagacha (DT=120 daraja) sovutish paytida termal qisqarish stressi=E × × DET. Standart PFA uchun E -100 daraja=2800 MPa,=60 ppm/daraja (past harorat qiymati), stress=2800 × 60e-6 × 120=20.2 MPa. -100 daraja PFA kuchlanish kuchi 25 MPa bo'lib, minimal chegarani ta'minlaydi. Past kristalli PFA (E=1800 MPa) uchun stress=13.0 MPa, 2x xavfsizlik chegarasini ta'minlaydi.
Devor qalinligi va stress kontsentratsiyasi
Qalinroq devorlar devor bo'ylab kattaroq harorat gradienti tufayli termal velosipedda egilish stressini oshiradi. 50 mm diametrli quvurni 20 darajadan -100 darajagacha sovutish uchun:
| Devor qalinligi | Devor bo'ylab harorat gradienti (DT) | Ichki devordagi egilish kuchlanishi (MPa) | Cycles to Crack Initiation | Yoriqning tarqalish tezligi (mm/tsikl) |
|---|---|---|---|---|
| 1,5 mm | 12 daraja | 18 | 500 | 0.0005 |
| 2,0 mm | 16 daraja | 24 | 200 | 0.002 |
| 2,5 mm | 20 daraja | 30 | 80 | 0.008 |
| 3,0 mm | 24 daraja | 36 | 40 | 0.015 |
Kriogen suyuqlikning mosligi
Suyuq ksenon PFA ga shishib ketmaydi yoki kimyoviy hujum qilmaydi, lekin PFA va metall yadro (Inconel yoki titanium) o'rtasidagi termal qisqarishning mos kelmasligi qo'shimcha stressni keltirib chiqaradi. Metall yadro qisqarishi: 13 ppm/daraja × 120 daraja=0.16%. PFA qisqarishi: 60 ppm/daraja × 120 daraja=0.72%. Differensial=0.56%, oraliq siljish kuchlanishini hosil qiladi. 1,5 mm devorlar uchun interfaal kesish 8 MPa; 3,0 mm devorlar uchun, qalin devorlar uchun 12 MPa{15}}PFAning kriyojenik interfeys kuchidan (10 MPa) oshadi.
Past-Kristallik PFA ishlab chiqarish
Past kristallanishga (30-40%) erishish uchun eritmadan tez sovutish (söndürme) kerak. Standart PFA daqiqada 10 daraja sovutilganda 45-50% kristallikka erishiladi. 100 gradus / s haroratda suvda so'ndirilsa, 35-40% kristallikka erishiladi. Suyuq azotda so'ndirilsa, 30-35% kristallanishga erishadi, lekin ichki stressni keltirib chiqarishi mumkin. LXe detektorlari uchun DSC bo'yicha kristalligi 40% dan past bo'lgan so'ndirilgan PFA ni belgilang.
Qorong'u moddalar detektorlari uchun texnik ko'rsatmalar
Suyuq ksenon uchun -100 daraja issiqlik aylanishi bilan 20 darajagacha , past kristalli PFA (kristallik darajasi 40% dan kam yoki unga teng, egiluvchanlik moduli) belgilang<2000 MPa at -100°C) with wall thickness of 1.5mm maximum. Require supplier certification of ASTM D790 flexural modulus at -100°C and Izod impact strength >80 J/m. Foydalanish muddati davomida 1000+ termal sikl talab qiladigan detektorlar uchun 1,5 mm devorli elastomer{3}}o‘zgartirilgan PFA (30% kristallik) ni belgilang. Past kristallikdagi PFA (standartdan 25-40%) uchun mukofot puli koʻp million dollarlik qorongʻu materiya detektorlarida moʻrt sinishning oldini olish bilan asoslanadi, bunda isitgichning ishlamay qolishi 1000+ kg suyuq ksenonni ifloslantirishi mumkin. 50 dan kam termal tsiklga ega bo'lgan sinov kriyostatlari uchun 2,0 mm devorli standart PFA qabul qilinishi mumkin. Kotirovkalarni so'raganda, kerakli termal aylanish sonini va -100 daraja zarba kuchi talablarini belgilang.
