本文介绍了大面积疏水性二氧化硅气凝胶的开发和批量生产的最新进展,该气凝胶用作基于气凝胶的环形成像切伦科夫(A-RICH)计数器的辐射器,该计数器将安装在Belle II探测器的前端盖中。近场聚焦A-RICH系统是专门为识别带电K介子和π介子而设计的。安装的气凝胶切伦科夫辐射器的折射率约为1.05,我们的目标是在高达4 GeV/ $c$的动量超过4 $σ$的分离能力。大面积气凝胶砖(大于18 $\times $ 18 $\times $ 2 cm $^3$)首先在测试生产中通过除常规方法之外的销干燥来制造。我们建议用124种不同折射率(1.045和1.055)的水射流修整的扇形双层聚焦气凝胶组合填充大的端盖区域(面积3.5 m $^2$)。根据试生产结果,我们决定通过常规方法制造气凝胶,目前正在进行批量生产。在DESY进行的电子束测试中,我们证实了原型A-RICH计数器在4 GeV/ $c$下的$K$ / $π$分离能力超过4 $σ$。
英文摘要:
This paper presents recent progress in the development and mass production of large-area hydrophobic silica aerogels for use as radiators in the aerogel-based ring-imaging Cherenkov (A-RICH) counter, which will be installed in the forward end cap of the Belle II detector. The proximity-focusing A-RICH system is especially designed to identify charged kaons and pions. The refractive index of the installed aerogel Cherenkov radiators is approximately 1.05, and we aim for a separation capability exceeding 4$σ$ at momenta up to 4 GeV/$c$. Large-area aerogel tiles (over 18 $\times $ 18 $\times $ 2 cm$^3$) were first fabricated in test productions by pin drying in addition to conventional methods. We proposed to fill the large end-cap region (area 3.5 m$^2$) with 124 water-jet-trimmed fan-shaped dual-layer-focusing aerogel combinations of different refractive indices (1.045 and 1.055). Guided by the test production results, we decided to manufacture aerogels by the conventional method and are currently proceeding with mass production. In an electron beam test undertaken at the DESY, we confirmed that the $K$/$π$ separation capability of a prototype A-RICH counter exceeded 4$σ$ at 4 GeV/$c$.
Developing a silica aerogel radiator for the HELIX ring-imaging Cherenkov system
本文报道了在我们实验室采用针式干燥技术批量生产96瓦的第一批硅气凝胶契连科夫辐射器的成功制造。气凝胶将用于计划中的球载宇宙射线观测计划HELIX(高能光同位素实验)光谱仪中的环形成像切伦科夫探测器。总共36块透明的疏水气凝胶砖,折射率为1.16,尺寸为10 cm $\times $ 10 cm $\times $ 1 cm,将被选为飞行散热器。到目前为止,48块瓷砖中的40块被确认为没有瓷砖开裂。在第一次筛选中,根据基本的光学测量结果,前16个瓦片中的8个被接受为飞行合格的候选者。为了将气凝胶瓷砖安装到散热器支撑结构中,使用水射流切割装置成功地修剪了先前制造的原型瓷砖。
Measurement of muonium emission from silica aerogel
观察到μ 鎓($μ^{+}e^{-}$)原子从二氧化硅气凝胶发射到真空中。从密度在29 mg cm $^{-3}$至178 mg cm $^{-3}$范围内的二氧化硅气凝胶样品建立了μ素发射的特性。与距离的气凝胶表面,这是敏感的速度分布的μ衰变时间的光谱,遵循一般功能预期从扩散过程中,而一个简单的室温热扩散模型的小偏差被确定。扩散过程的参数推导出所观察到的产量。
Options for RICH detectors based on silica aerogels for the high-momentum range
Budker Institute of Nuclear Physics(布德刻尔核物理研究所);Novosibirsk State Technical University(新西伯利亚国立技术大学);Novosibirsk State University(新西伯利亚国立大学);Boreskov Institute of Catalysis(博列斯科夫催化研究所)
On peculiarities of the annealing process for highly transparent silica-based aerogel tiles manufactured in Novosibirsk
Budker Institute of Nuclear Physics(布德克尔核物理研究所);Novosibirsk State Technical University(新西伯利亚国立技术大学);Boreskov Institute of Catalysis(博列斯科夫催化研究所);Novosibirsk State University(新西伯利亚国立大学)
Simulation Study for Particle Identification with the dRICH of the ePIC Experiment at the EIC
INFN Sezione di Trieste(意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部);University of Trieste(的里雅斯特大学);INFN Sezione di Ferrara(意大利国家核物理研究所费拉拉分部);INFN Laboratori Nazionali di Frascati, Gruppo Collegato di Cosenza(意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂实验室科森扎协作组);University of Cosenza(科森扎大学);University of Salerno(萨莱诺大学);INFN Sezione di Napoli, Gruppo Collegato di Salerno(意大利国家核物理研究所那不勒斯分部萨莱诺协作组);INFN Sezione di Genova(意大利国家核物理研究所热那亚分部);INFN Laboratori Nazionali del Sud(意大利国家核物理研究所南部实验室);Brookheav National Laboratory(布鲁克海文国家实验室);Ramaiah University(拉马西亚大学);Duke University(杜克大学)
Ultralow-density double-layer silica aerogel fabrication for the intact capture of cosmic dust in low-Earth orbits
描述了用于在Tanpopo任务期间完整捕获宇宙尘埃的超低密度疏水二氧化硅气凝胶的制造。在绕地球轨道运行的国际空间站上进行的Tanpopo实验包括在暴露于空间的二氧化硅气凝胶捕获介质上收集陆地和行星际尘埃样本,供以后进行地面生物和化学分析。任务成功的关键是开发高性能捕获介质,主要挑战是满足航天器有效载荷的机械要求,同时最大限度地提高完整捕获的性能。为此,将超低密度(0.01 g cm $^{-3}$)软气凝胶与相对坚固的0.03 g cm $^{-3}$气凝胶组合使用。还建立了用于大量生产由0.01克/厘米$^{-3}$表面层和0.03克/厘米$^{-3}$顶部敞开的盒形基层形成的双层气凝胶砖的程序,并且制造了60块气凝胶砖。制造的气凝胶砖已被证明适合作为飞行硬件方面的科学和安全要求。
Institute of Particle and Nuclear Studies, KEK(高能加速器研究机构粒子核研究部);Alikhanyan National Science Laboratory(阿里卡尼扬国家科学实验室);Universite Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab(巴黎-萨克雷大学);Jožef Stefan Institute(约热普·施特凡研究所);Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana(卢布尔雅那大学);University of Naples "Federico II" and INFN(那不勒斯费德里科二世大学);Faculty of Chemistry and Chemical Technology, University of Maribor(马里博尔大学);Tokyo Metropolitan University(东京都立大学);Chiba University(千叶大学);Toho University(东邦大学);Nagoya University(名古屋大学);Kitasato University(北里大学);Niigata University(新潟大学);The Graduate University for Advanced Studies (Sokendai)(综合研究大学院大学)
Belle II探测器前方区域开发了新型气凝胶RICH计数器,用于有效分离不同粒子,覆盖0.5至4 GeV/c的动量范围,并成功采集了600/fb的数据。
Beam test studies for a SiPM-based RICH detector prototype for the future ALICE~3 experiment
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Bari(意大利国家核物理研究所巴里分部);Dipartimento di Fisica dell’Università e del Politecnico di Bari(巴里大学与理工大学物理系);CERN, the European Organization for Nuclear Research(欧洲核子研究中心);Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学核科学研究所)
Efficient and precise Cherenkov-based charged particle timing using SiPMs
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari(意大利国家核物理研究所巴里分部);CERN, the European Organization for Nuclear Research(欧洲核子研究中心);Dipartimento di Fisica “M. Merlin” dell’Università e del Politecnico di Bari(巴里大学与理工大学M. Merlin物理学系)
Development of a Cherenkov-Based Time-of-Flight Detector Using Silicon Photomultipliers
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Bari(意大利国家核物理研究所巴里分部);CERN, European Organization for Nuclear Research(欧洲核子研究组织(CERN));Dipartimento di Fisica dell’Università e del Politecnico di Bari(巴里大学与理工大学物理系)