CERN tarafından geliştirilen FRAS (Tam Uzaktan Hizalama Sistemi) adlı çok sayıda sensör ve yazılım programı, HL-LHC için hazırlık aşamasındaki bir prototip manyetik üzerinde başarılı bir şekilde test edildi.
CERN’in HL-LHC manyetiklerini ve diğer bileşenlerini hizalamakla ilgili zorlukları Hélène Mainaud-Durand (BE-GM) şu şekilde açıklıyor: “Birkaç ondalık milimetre, hatta birkaç mikrometre hassasiyetle hizalanması gereken 27 km uzunluğundaki bir makine ile uğraşırken, CERN’in haritacıları artık dünyayı küresel olarak değil, hatta düz olarak düşünemezler: eliptik (geoit) şeklinin tüm ayrıntıları devreye girer.”
Bu büyük teknolojik zorluklar ilk kez LHC’nin kurulumu ve işletmesi sırasında karşılaşılmıştı ve HL-LHC’nin kısıtlamalarıyla daha da karmaşık hale gelmektedir. Bu yaz sınavı geçen yeni HL-LHC uzaktan hizalama sistemi (FRAS), gelecekteki güvenli hizalama zorluklarını karşılamak için önemli bir araç olacaktır.
FRAS, ATLAS ve CMS dedektörlerinin her iki tarafına kurulan 200 metrelik yeni manyetiklerin boyunca dağılmış neredeyse bin sensörü içeren bir hizalama sistemidir. Sensörler, elektronikleri ve yazılım programları ile bazı bileşenlerin oturacağı motorlu krikoların bir sistemi, bileşenlerin göreli pozisyonlarını uzaktan, gerçek zamanlı olarak ayarlamak için kullanılacaktır ve mağarada insan müdahalesine gerek kalmadan. Bu, HL-LHC’nin ışınlı ortamındaki önemli bir gereksinimdir.
Benzer bir uzaktan kumandalı sistem şu anda mevcut hızlandırıcı içindeki manyetiklerin 50 metrelik bölümü boyunca zaten kullanılmaktadır, ancak FRAS, daha büyük bir mesafeyi kapsayacak şekilde birçok açıdan yenilikçi bir özellik taşımaktadır. Hizalama toleransı aynı kalacak (+/- 0.15 mm), ancak sistem çok daha büyük bir mesafeyi (50 m yerine 200 m) kapsayacaktır.
Yeni sistem iki farklı hizalama teknolojisine sahiptir. İlk olarak, manyetiklerin sırası boyunca dağıtılan bir dizi sensör arasındaki mesafeyi ölçen klasik bir kapasitif teknoloji kullanır ve HL-LHC sensörlerine ve bileşenlerine entegre edilmiş 220 metre uzunluğunda bir tel ile bağlanmışlardır.
Bu sistem, bilinmeyen teknolojileri kullanmasına rağmen, HL-LHC’nin özel gereksinimlerini karşılamak için büyük uyarlama gerektirmiştir: sensörleri radyasyondan korumak için, elektronikleri onlardan ayrılmış, düşmanca ortama uygun malzemelerden yapılmış 120 metre uzunluğundaki kablolar ile bağlanmışlardır – büyük bir teknik zorluk.
Ayrıca, bu ilk sistem, ikinci bir, yeni bir teknoloji ile desteklenmektedir, bu da frekans tarama interferometrisi (FSI) olarak bilinen yenilikçi bir teknolojidir. Bu teknik, bir optik fiberin ucundan (ölçüm başı) ve bu sistemde kullanılmak üzere özel olarak geliştirilen yansıtıcı cam kürelerden oluşan hedefler arasındaki mesafeyi ölçer. Bu mükemmel teknoloji, kablolar gerektirmez (sadece bir optik fiber gereklidir) ve sadece ilk sistemle alınan ölçümleri doğrulamakla kalmayacak, aynı zamanda manyetik kriyojenik tankların içindeki soğuk kütlelerin pozisyonunu belirlemek için de kullanılacaktır.
“FSI teknolojisi yerinde geliştirilmiş ve bu teknoloji CERN’deki birkaç grup tarafından sekiz yıl süren araştırma ve geliştirme çalışmaları sonucunda ortaya çıkmıştır ve Laboratuvar genelinde birçok ekip tarafından desteklenmiştir. İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarı’nda deneme ve test edilen bir yöntemi kullanarak, kendi gereksinimlerimize uygun bir çözüm tasarlayabildik ve bu çözüme başka fizik laboratuvarları da ilgi gösterdi. CERN’de bu teknolojiyi ustalaştırmak, yakında başlayacak olan sensörlerin endüstrileşme aşaması için elimizdeki tüm kartları hazırda bulundurduğumuz anlamına gelir,” diyor Mainaud-Durand.
FRAS, yazın metroloji laboratuvarında bir manyetik prototip üzerinde ilk testlerini başarıyla geçtikten sonra, 2024 yılında iç içe triplet test dizisi (IT-String) sırasında HL-LHC manyetiklerinde ilk kez test edilecek ve nihayet planlanan 2027 Uzun Kapatma 3 (LS3) sırasında mağarada kurulacaktır.
Yorumlar