Устройство для изготовления цилиндрических трубок для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения

Устройство может быть использовано для изготовления цилиндрических трубок из пластика или металлопластика для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения. Рабочий орган для ультразвуковой сварки представляет собой сонотрод со сферической рабочей поверхностью и установлен с возможностью его прижатия во время сварки к наковальне. Подающая бобина снабжена регулируемым натяжителем ленты. Упор для формирования ленты в U-образный профиль имеет регулировочный узел для точного позиционирования продольных кромок заготовки трубки относительно сонотрода и наковальни. Фильера имеет средство для точного позиционирования ее относительно наковальни. Устройство снабжено кареткой для закрепления в ней конца трубки, которая имеет возможность перемещения по направляющей для вытягивания трубки. Каретка снабжена соплом для подачи газа под избыточным давлением в сваренную часть трубки. Полученные трубки имеют минимально возможную толщину, обладают достаточной прочностью для эксплуатации при рабочем давлении газа внутри трубки. Максимально увеличена гладкость внутренней поверхности сварного шва за счет исключения свисания его кромки по всей длине. Изготовленные с помощью устройства трубки обеспечивают малое искажение электрического поля внутри, что положительно влияет на эффективность работы детектора. 5 ил.

 

Область техники.

Изобретение относится к изготовлению сварных труб, а также к изготовлению координатных газонаполненных детекторов излучения и может быть использовано в области экспериментальной физики, молекулярной биологии, металлофизики для работ в потоках заряженных частиц или рентгеновского излучения. Дрейфовая трубка представляет собой пластиковую ленту со сваренными между собой краями. Внутренняя металлизированная сторона является катодом. Внутри трубки находится газ под избыточным давлением.

В настоящее время в экспериментах на ускорителях широко применяются координатные детекторы на основе тонкостенных дрейфовых трубок, примерами этому являются трекеры SDC [1], TRT ATLAS [2] и COMPASS [3, 4]. Детекторы состоят из ряда плоскостей, содержащих плотно расположенные друг к другу дрейфовые трубки диаметром обычно от 4 мм до 10 мм и длиной от ~40 см [2, 5] до ~400 см [1, 3, 4].

Уровень техники.

Известные способы изготовления дрейфовых трубок описаны в работах [6, 8]. В этих работах для изготовления дрейфовых трубок используются пластиковые ленты, покрытые металлом [6] или металлом и конвертирующими слоями [8]. Технология формирования таких трубок из ленты подобна описанной в [7]. В этих случаях трубка навивается из одной или нескольких лент на цилиндрическом стержне со скреплением кромок клеем. Недостатком такой конструкции можно считать длинный спиральный шов. Для уменьшения рассеяния / поглощения детектируемых частиц / излучения материалом трубки и тем самым уменьшения паразитного влияния на исследуемые процессы трубка должна быть сделана из более тонкого, по возможности, материала. В то же время трубка должна выдерживать рабочее избыточное давление газа внутри. По сравнению с предлагаемым изобретением известные трубки имеют большую длину шва, прочность которого меньше площади основного материала.

Кроме этого известные трубки имеют кромки, склеенные с большим перекрытием, что приводит к увеличению эффективной толщины стенки трубки.

Другой вариант изготовления целых панелей дрейфовых трубок описан в [9]. В этом случае панель, содержащая несколько трубок, склеивается из двух предварительно отформованных половин, каждая из которых содержит половины трубок разрезанных по плоскости, проходящей через их оси. Такая панель также содержит большие по площади плоские клеевые швы между трубками, что отрицательно влияет на эффективность работы детектора. Кроме этого действующее внутри трубки давление газа стремится расслоить склейку, что уменьшает надежность трубки.

Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототипом) является устройство для покрытой пластмассой металлической трубы [10], включающее средство для ультразвуковой сварки; подающую бобину с лентой; средство для формирования ленты в U-образный профиль; кольцевую фильеру для формирования заготовки трубки с кромками внахлест и цилиндрическую наковальню.

Недостатком этого устройства является то, что оно используется для ультразвуковой сварки металлических труб, затем покрываемых пластмассой, и не предназначено для сварки труб из металлопластика или пластика. Кроме того, при изготовлении с его помощью дрейфовых трубок невозможно получить трубку с длинным прочным герметичным швом и гладкой поверхностью внутри, так как длинная тонкостенная трубка в процессе сварки не может поддерживать свою форму без избыточного давления внутри, а способ позиционирования шва не позволяет сделать внутреннюю поверхность трубки гладкой, не искажающей электрического поля внутри трубки.

Раскрытие изобретения.

Изобретение решает задачу изготовления дрейфовых трубок на основе пластика минимально возможной толщины, максимально уменьшить длину и ширину сварного шва и максимально увеличить гладкость внутренней поверхности, а также решает задачу увеличения прочности герметичного сварного шва.

Техническая задача в предлагаемом изобретении решается тем, что рабочий орган для ультразвуковой сварки представляет собой сонотрод со сферической рабочей поверхностью с возможностью его прижима к наковальне; подающая бобина снабжена регулируемым натяжителем ленты; лента выполнена из материала на основе пластика; средство для формирования ленты в U-образный профиль имеет регулировочный узел для точного позиционирования продольных кромок заготовки трубки относительно сонотрода и наковальни; фильера имеет средство для точного позиционирования ее относительно наковальни; кроме того, устройство снабжено направляющей с возможностью перемещения по ней каретки для вытягивания трубки с соплом для подачи газа под избыточным давлением в сваренную часть трубки.

Отличительными признаками изобретения являются:

- сонотрод со сферической рабочей поверхностью вместе с цилиндрической наковальней образуют точку сварки, за счет этого уменьшается ширина сварного шва. Во время сварки сонотрод плотно прижимается к наковальне, тем самым увеличивается прочность сварки и улучшается качество сварного шва с внутренней поверхности трубки.

- подающая бобина с регулируемым натяжителем ленты вместе с кареткой для вытягивания трубки создают натяжение заготовки трубки вдоль оси вытягивания, что позволяет выполнять ровный качественный шов минимальной длины;

- лента выполнена из материала на основе пластика, что позволяет изготавливать тонкостенные дрейфовые трубки минимальной толщины с герметичным сварным швом;

- средство для формирования ленты в U-образный профиль имеет регулировочный узел для точного позиционирования продольных кромок заготовки трубки относительно сонотрода и наковальни, это позволяет совместить сварной шов с внутренним краем заготовки, тем самым сделать внутреннюю поверхность трубки гладкой на всей длине;

- фильера со средством для точного позиционирования ее относительно наковальни позволяет формировать заготовку трубки таким образом, чтобы заготовка касалась наковальни в точке сварки, а в других местах между ними был гарантированный зазор. Это позволяет сделать качественную гладкую внутреннюю поверхность трубки;

- направляющая обеспечивает направление вытягивания трубки, за счет этого образуется ровный и гладкий сварной шов минимальной длины;

- каретка для вытягивания трубки обеспечивает вытягивающее усилие, что делает возможным герметичный сварной шов;

- сопло для подачи газа обеспечивает избыточное давление в сваренной части трубки для сохранения ее формы, тем самым делает возможным процесс сварки, а также уменьшает и стабилизирует трение между трубкой и наковальней, что позволяет улучшить качество внутренней поверхности трубки.

Перечень фигур:

Фиг.1 Общий вид устройства, где:

1 - средство для ультразвуковой сварки;

1a - сонотрод со сферической рабочей поверхностью;

2 - подающая бобина с лентой;

6 - регулируемый натяжитель ленты;

3а - ролик в составе средства для формирования ленты в U-образный профиль;

3b - регулировочный узел в составе средства для формирования ленты в U-образный профиль;

4 - фильера со средством для точного позиционирования;

5 - наковальня;

7 - направляющая;

8 - каретка;

9 - сопло для подачи газа;

А - направление прижимающей сонотрод силы;

В - направление вытягивания трубки;

Фиг.2 Взаимное расположение фильеры и сонотрода в разрезе, где:

4 - фильера;

5 - наковальня;

1а - сонотрод;

Фиг.3 Взаимное расположение направляющей и каретки с соплом в разрезе, где:

7 - направляющая;

8 - каретка;

9 - сопло;

С - направление вытекания газа в сваренную часть трубки.

Фиг.4 Общий вид изготовленной трубки, где:

10 - сварной шов.

Фиг.5 Вид сварного шва в разрезе, где:

10а - сварной шов с увеличением. Нижняя внутренняя поверхность шва трубки гладкая, а на верхней нерабочей поверхности допустим небольшой зазор.

Изготовлен опытный образец предлагаемого устройства для изготовления цилиндрических трубок для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения. Устройство содержит средство для ультразвуковой сварки (1), которое представляет собой излучатель механических колебаний звуковой частоты, передаваемых при помощи сонотрода со сферической рабочей поверхностью (1а) в точку сварки кромок заготовки трубки. Бобина с лентой (2) содержит запас ленты из пластика, которая может быть покрыта металлом. Регулируемый натяжитель ленты (6) может быть выполнен как фрикцион с постоянным трением. Средство для формирования ленты в U-образный профиль состоит из ролика (3а) и регулируемых упоров (3b) для кромок ленты. Кольцевая фильера (4) для формирования U-образного профиля в заготовку трубки дает возможность позиционирования заготовки в плоскости, перпендикулярной направлению вытягивания. Вокруг цилиндрической наковальни (5) происходит формирование заготовки трубки с кромками внахлест, и на ней сонотродом (1а) осуществляется сварка кромок. По направляющей (7) движется каретка (8), на которой закреплен конец вытягиваемой трубки. Каретка содержит сопло (9) для подачи газа в сваренную часть трубки.

Устройство работает следующим образом. Бобину с лентой (2) на регулируемом натяжителе (6), регулировочное устройство (3b), наковальню (5), фильеру (4) и сонотрод (1а) предварительно позиционируют вдоль оси вытягивания ленты, например, при помощи лазерного луча. Фильера со средством для точного позиционирования (4), например регулировочными винтами, позиционируется относительно наковальни (5) таким образом, чтобы свариваемая трубка касалась наковальни только в точке сварки при наличии газа под избыточным давлением в сваренной части трубки. При помощи, например, регулируемых упоров формирователя U-образного профиля (3b) положение свариваемых кромок совмещается с точкой касания сонотрода к наковальне. Протягиваемая лента формируется в U-образный профиль, а затем в заготовку трубки фильерой (4). Натянутая при помощи натяжителя (6) и вытягивающей каретки (8) заготовка ленты протягивается между наковальней и прижимаемой к ней сферой сонотрода. Одновременно осуществляется сварка. Таким образом, производимый сварной шов (10) скрепляет кромки заготовки ленты внахлест, присоединяя внутренний край заготовки к внутренней поверхности трубки по всей длине (10а).

С помощью предлагаемого изобретения изготавливают цилиндрические трубки на основе пластика для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения со сваренными внахлест кромками. Это дает возможность получать трубки минимально возможной толщины, но достаточной прочности для эксплуатации при рабочем давлении газа внутри трубки, так как сварной шов нагружен сдвигающим сваренные кромки усилием; максимально уменьшить длину и ширину сварного шва, что также положительно влияет на эффективность работы детектора; максимально увеличить гладкость внутренней поверхности за счет исключения свисания кромки по всей длине, что уменьшает искажение электрического поля внутри трубки.

Источники информации

1. Y. Arai et al., Nucl. Instr. And Meth. A381 (1996) 355-365.

2. ATLAS collaboration. ATLAS Inner Detector Technical Design Report, v.1, CERN/LHCC/97-16, 1997.

3. V.N. Bytchkov, M. Faessler, R. Geyer et al., Particles and Nuclei, Letters, 2002, №2 |111|, p.64-73.

4. V.N. Bytchkov, N. Dedek, W. Dunnweber et al., Nucl. Instr. And Meth. A556 (2006) 66-79.

5. И.В. Богуславский, В.Н.Бычков, К.С. Вирясов и др. Письма в ЭЧАЯ, 2006, т.3, №3(132), с.103-110.

6. BARINGER et al., Nucl. Instr. And Meth. A254 (1987) 542-548.

7. Precision Paper Tube Company, Wheeling, Illinois, USA.

8. US Patent 7002159 Feb. 21, 2006. Jeffrey L. Lacy. Boron coated straw neutron detector.

9. US Patent 5071381 Dec. 10, 1991. Leonard Shieber. Process for the manufacture of straw tube drift chambers.

10. Патент RU 2076784 10.04.1997 Исхак Барноаш. Устройство для изготовления покрытой пластмассой металлической трубы.

Устройство для изготовления цилиндрических трубок для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения, содержащее средство для ультразвуковой сварки, подающую бобину с лентой, выполненной из материала на основе пластика, средство для формирования ленты в U-образный профиль, кольцевую фильеру для формирования заготовки трубки с кромками внахлест и цилиндрическую наковальню, отличающееся тем, что рабочий орган средства для ультразвуковой сварки представляет собой сонотрод со сферической рабочей поверхностью, установленный с возможностью его прижима к наковальне, подающая бобина снабжена регулируемым натяжителем ленты, средство для формирования ленты в U-образный профиль имеет регулировочный узел для точного позиционирования продольных кромок заготовки трубки относительно сонотрода и наковальни, а фильера имеет средство для точного позиционирования ее относительно наковальни, при этом устройство снабжено кареткой для закрепления на ней конца трубки, смонтированной с возможностью ее перемещения по направляющей для вытягивания трубки и снабженной соплом для подачи газа под избыточным давлением в сваренную часть трубки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к метрологии нейтронного излучения, и может быть использовано при калибровке каналов измерения расхода теплоносителя в первом контуре корпусных ядерных реакторов.

Изобретение относится к области ядерной физики. Способ измерения асимметрии распада поляризованных пучков включает в себя пропускание поляризованного пучка частиц через контролируемую зону, регистрацию заряженных частиц, испускаемых асимметрично относительно спина распадающихся частиц, контрольные измерения при изменении направления поляризации пучка на 180°, при этом исходный поляризованный пучок частиц пропускают через зону контроля с близким к нулю магнитным полем, поток частиц исходного поляризованного пучка ступенчато варьируют с помощью прецизионной управляемой диафрагмы, на каждой ступени потока проводят многократные измерения скорости счета и энергетического спектра испускаемых в зоне контроля заряженных частиц с помощью охватывающего пучок секционированного по углу детектора; по совокупности скоростей счета и их погрешностей строят функционал ошибок для оценок чисел частиц в зоне видимости детектора путем приближений этих чисел шкалой (последовательностью) с шагом 1/μ, значение μ подбирают до наилучшего совмещения минимумов функционалов ошибки для времен жизни τ+ и τ- двух спиновых мод распада и их среднего арифметического значения, причем обработка проводится независимо для двух наборов данных, отличающихся значениями потока, а решение по μ и τ определяется пересечением функционалов этих наборов вблизи минимумов, близких к 1, причем коэффициент спиновой корреляции (асимметрия распада) определяется по формуле где - есть средняя спиральность частиц, испускаемых при распаде, определяемая из измеренного спектра частиц или из табличных данных.

Изобретение относится к полупроводниковым детекторам излучений. Детектор быстрых нейтронов содержит конвертор быстрых нейтронов и поверхностно-барьерный GaAs сенсор, регистрирующий протоны отдачи, при этом сенсор выполнен на подложке арсенида галлия n-типа проводимости, на рабочей поверхности которого выращен эпитаксиальный слой GaAs высокой чистоты толщиной от 10 до 80 мкм, причем и где d - толщина эпитаксиального слоя GaAs высокой чистоты, εп - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника, ε0 - электрическая постоянная, φк - контактная разность потенциалов, q - заряд электрона, ND - уровень легирования полупроводника, µе - подвижность электронов, τе - время жизни электронов, со сформированным на нем платиновым барьером Шоттки толщиной 500 Å, на обратной стороне подложки сформирован омический контакт.

Изобретение касается способа определения изотопного отношения делящегося вещества. Способ определения изотопного отношения делящегося вещества, содержащегося в камере деления, причем делящееся вещество имеет основной изотоп X и по меньшей мере один изотоп-примесь Y, при этом изотопы X и Y характеризуются радиоактивным распадом согласно двум следующим уравнениям: X->X′, характеризуется λX, FX, и Y->Y′, характеризуется λY, FY, где X′ и Y′ соответственно являются «дочерними» изотопами изотопов X и Y, при этом распад изотопа X, соответственно Y, характеризуется испусканием гамма-кванта дочерним изотопом X′, соответственно Y′, с энергией E1, соответственно E2, с вероятностью испускания Iγ(E1), соответственно Iγ(Е2), причем величины λX и λY соответственно являются постоянной радиоактивного распада основного изотопа X и постоянной радиоактивного распада изотопа-примеси Y, a FX и FY соответственно являются коэффициентом разветвления распада изотопа, используемым для измерения радиоактивности основного изотопа, и коэффициентом разветвления распада изотопа, используемым для измерения радиоактивности изотопа-примеси, отличающийся тем, что содержит следующие этапы: при помощи спектрометрической установки, установленной в заданной конфигурации измерения, измеряют чистую площадь S(E1) первого пика гамма-излучения делящегося вещества с первой энергией E1 и чистую площадь S(E2) второго пика гамма-излучения делящегося вещества с второй энергией E2, при помощи контрольных точечных источников в заданной конфигурации измерения определяют контрольный коэффициент полного поглощения R O P ( E 1 ) с первой энергией E1 и контрольный коэффициент полного поглощения R 0 P ( E 2 ) со второй энергией E2, при помощи вычислительного устройства для заданной конфигурации измерения вычисляют интегральный переход T(E1) коэффициента для делящегося вещества с первой энергией E1 и интегральный переход T(Е2) коэффициента для делящегося вещества со второй энергией Е2, и при помощи вычислительного устройства вычисляют изотопное отношение R делящегося вещества при помощи уравнения: R = λ X λ Y × S ( E 2 ) S ( E 1 ) × I γ ( E 1 ) I γ ( E 2 ) × R 0 P ( E 1 ) R 0 P ( E 2 ) × T ( E 1 ) T ( E 2 ) × F X F Y . Технический результат - повышение эффективности определения изотопного отношения делящегося вещества.

Изобретение относится к способам определения направленности радиоактивного излучения. Способ определения направленности радиоактивного излучения включает создание объема метастабильной протянутой текучей среды; размещение объема метастабильной протянутой текучей среды в непосредственной близости от источника радиоактивного излучения; определение положения кавитаций, вызванных радиоактивным излучением, в метастабильной протянутой текучей среде; и определение направления источника радиоактивного излучения на основании кавитаций, вызванных радиоактивным излучением, в метастабильной протянутой текучей среде.

Изобретение относится к способам детектирования нейтронного потока в зоне облучения. Способ регистрации нейтронного потока ядерной установки в широком диапазоне измерений, заключающийся в том, что детектируют нейтронный поток ядерной установки посредством регистрации токового режима камеры деления с последующим измерением и обработкой тока камеры деления вне зоны облучения, при этом одновременно с токовым режимом используют режим счета единичных нейтронов, при этом в диапазоне линейной зависимости скорости счета от нейтронного потока осуществляют прямые измерения актов регистрации нейтронов, причем сигнал, обусловленный единичными нейтронами без предварительного усиления, передают по кабельной линии для регистрации и обработки вне зоны облучения, после чего зависимости плотности потока нейтронов от времени, измеренные камерой деления в счетном и токовом режимах, объединяются.

Изобретение касается способа определения спектрального и пространственного распределения потока фотонов тормозного излучения, по меньшей мере, в одном пространственном направлении (х, у, z).

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к метрологии нейтронного излучения в присутствии фоновых излучений и электромагнитных наводок, и может быть использовано в системах управления и защиты ядерных реакторов, подкритических сборок, импульсных и других источников нейтронов, в научных исследованиях.

Изобретение относится к области регистрации ионизирующих излучений и может быть использовано для определения плотности потока быстрых нейтронов при работе ядерно-физических установок.

Изобретение относится к углеводородной промышленности, более конкретно данное изобретение касается инструментов нейтронного каротажа, используемых при исследовании геологической формации.

(57) Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно к устройству шовной ультразвуковой сварке полимерных материалов при получении длинномерных швов. Устройство содержит валик (6), который расположен на подпружиненном кронштейне (11), длина которого равна малой стороне неравностороннего треугольника, в котором средней по длине стороной его является штанга, а длинная сторона составляет сумму длин штанги и радиуса рабочей поверхности валика.

Группа изобретений относится к способу крепления соединителя в легком строительном элементе и соединителю для использования в способе. Соединитель содержит втулку и поршень, имеющий стержневую часть, причем стержневая часть направляется втулкой.

Изобретение относится к технологии и оборудованию для изготовления слоистых изделий из разнородных листовых термопластичных материалов и преимущественно может быть использовано для полуавтоматической сборки в пакет методом одномоментного точечного термического сваривания тканых и волокнистых слоев фильтрующих и сорбционно-фильтрующих материалов в технологическом цикле изготовления средств индивидуальной защиты органов дыхания, прежде всего легких респираторов.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для изготовления композитной структуры из армированного волокном термопластичного материала. Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение скорости и эффективности укладки и объединения слоев термопластичного материала.

Изобретение относится к способу создания отверстий с расплавленными краями в рулонном материале. .

Изобретение относится к области сварки пластмасс, а именно сварки термопластичных синтетических материалов, и может быть использовано в авиационной промышленности при изготовлении ремней, фалов, строп и т.п.

Изобретение относится к устройству для ультразвуковой сварки такого типа, объяснение которого дается в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к области строительства покрытий грунтовых поверхностей, может быть использовано для изготовления арматуры геотехнической, применяемой для укрепления откосов, конусов мостов, армирования оснований автомобильных дорог, аэродромов, промышленных и строительных площадок, а также береговых линий, русел водоемов и т.п.

Изобретение может быть использовано для приварки металлических выводов при производстве силовых полупроводниковых приборов. На V-образный электрод подают импульс тока с приложением начального давления и подачей ультразвуковых колебаний вдоль оси привариваемого вывода.

Устройство может быть использовано для изготовления цилиндрических трубок из пластика или металлопластика для газонаполненных дрейфовых детекторов ионизирующего излучения. Рабочий орган для ультразвуковой сварки представляет собой сонотрод со сферической рабочей поверхностью и установлен с возможностью его прижатия во время сварки к наковальне. Подающая бобина снабжена регулируемым натяжителем ленты. Упор для формирования ленты в U-образный профиль имеет регулировочный узел для точного позиционирования продольных кромок заготовки трубки относительно сонотрода и наковальни. Фильера имеет средство для точного позиционирования ее относительно наковальни. Устройство снабжено кареткой для закрепления в ней конца трубки, которая имеет возможность перемещения по направляющей для вытягивания трубки. Каретка снабжена соплом для подачи газа под избыточным давлением в сваренную часть трубки. Полученные трубки имеют минимально возможную толщину, обладают достаточной прочностью для эксплуатации при рабочем давлении газа внутри трубки. Максимально увеличена гладкость внутренней поверхности сварного шва за счет исключения свисания его кромки по всей длине. Изготовленные с помощью устройства трубки обеспечивают малое искажение электрического поля внутри, что положительно влияет на эффективность работы детектора. 5 ил.

Наверх