地球与环境
在LHCb成功安装梁管


LHCb beampipe installation and insertion

LHCb梁管的不锈钢部分用起重机吊到光束线上,放置在介子系统的过滤器之间。
(Image: CERN)

大型强子对撞机实验即将完成维护和升级工作,这是在欧洲核子研究中心第二次长时间关闭加速器复合体的框架下进行的。在所有的实验中,LHCb在这两年中经历了最重要的转变,即安装了更快的顶点定位器(VELO),新的闪烁纤维粒子跟踪探测器(SciFi),以及升级的环形成像切伦科夫探测器(RICH1和RICH2)。虽然LHCb的子探测器和基础设施的安装仍在进行中,为调试做准备,但它的束管已于今年夏天成功重新安装,标志着探测器为LHC的第三次运行做准备的一个里程碑。

LHCb束流管贯穿探测器整体呈圆锥形,这使其与其他实验不同。它的总长度为19米,其直径范围从接近LHCb相互作用点的50毫米到实验中介子系统的380毫米。梁管由四个不同长度的截面组成。其中三个部分由铍制成,长11.6米,使LHCb成为所有LHC实验中最长的铍束管。最后也是最大的部分是由不锈钢制成的。束流管的形状和材料的选择都是为了优化其对LHC中发生的碰撞产生的粒子的透明度。

在LHCb磁铁的孔内,束管有一个类似蜘蛛网的支撑结构,有铍环和碳纤维绳索和杆,确保材料的数量保持在最低限度。在第一次长时间停工期间安装,这是第一个在实验中使用的这样的结构,在今天的世界上仍然是独一无二的。这个支撑结构可能看起来很脆弱,但在真空状态下,它能够在巨大的力作用下保持梁管的位置。


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最小的铍部分被滑进它像蜘蛛网一样的支架里(图片:欧洲核子研究中心)

LHCb梁管的安装工作从4月份开始,涉及多个部门的工程师和技术人员。第一个较小的部分通过RICH1子探测器插入,并连接到交互点周围的VELO真空罐。七月中旬,这个类似蜘蛛网的结构开始安装并仔细排列。其余的部分随后按明确的顺序安装:首先,最长的(7米)铍部分通过RICH2子探测器的内部圆柱形护套。然后,最重的(160公斤)和最大的部分不锈钢锥被起重机吊到光束线上,然后滑到介子系统的中心位置。最后,最轻的铍部分(约4公斤)被小心地用手安装,滑动到磁铁中蜘蛛网支撑的位置。

一旦这些部分与波纹管连接,并进行了检查,以确保连接处没有泄漏,为了改善真空质量的烘烤程序从8月中旬开始。在这一步中,束管被加热毯包裹,使其加热至250°C。VELO真空罐和将LHCb探测器真空与LHC束流真空分隔开的非常薄的射频箔片也与束流管同时加热。在对真空质量进行最后的检查后,加热毯被拆除,电子束管在常压下充满氖气,使其为电子束在10月循环做好准备。

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