Конструктивно-технологічне забезпечення виробництва компонентів сенсорних систем детектування фізичних експериментів - Тимчук, І. Т. (ХНУРЕ, 2019)
У роботі вирішено науково-прикладне завдання конструктивно-технологічного забезпечення створення високотехнологічних компонентів сенсорних систем детектування фізичних експериментів за рахунок розробки КТР і ТП виробництва вищезгаданих компонентів. Вперше розроблені КТР та ТП виготовлення спеціалізованих КЖ, що дозволили забезпечити падіння напруги живлення сенсорів не більше 0,1 В на довжині 1,5 м за мінімальної маси матеріалу (~0,3 Х0) в об’ємі детектування; удосконалено ТП виготовлення ДМ на основі новітніх MAPS сенсорів, що дозволили реалізувати надлегкі ДМ для експериментів ALICE та Mu3e з радіаційною довжиною 0,1-0,2 Х0, що вдвічі- втричі краще ніж у існуючих аналогів. Удосконалено модель вигину гнучкого двошарового матеріалу діелектрик-провідник для застосування в ході виготовлення алюміній-оліімідного матеріалу, удосконалено модель усадки компонентів ДЛ від товщини шарів. Вперше розроблено ТП виготовлення тришарового безадгезивного матеріалу поліімід-алюміній-поліімід і ТП виготовлення гнучких компонентів з цього матеріалу. З використанням розроблених технологій виготовлені та експериментально досліджені макети та прототипи ДМ, КЖ та ДЛ на основі MAPS-сенсорів. Результати роботи впроваджені у виробництво компонентів детекторних лінійок для детекторних шарів експерименту ALIСE (CERN, Швейцарія), що дозволило вітчизняним підприємствам поставити біля 16 тисяч компонентів вартістю понад 200 тис. Євро. Scientific and applied problem of design - technological assurance of high-tech components production of detecting sensor systems for physics experiments is solved in the work on development of design-technological solutions (DTS) and technological processes (TP) of aforementioned components production and new adhesiveless flexible aluminum-polyimide materials for components of detector strings (DS). New DTS and TP for production of specialized power buses (PB) were developed, which allowed to ensure voltage drop for power supply of sensors no more than 0,1 V at length of 1,5 m with lower material budget (~0,3 X0) in detecting volume; improved TP of manufacturing detector modules (DM) based on the newest MAPS sensors, which allowed to realize ultra-light DM with radiation length of 0,1-0,2 X0 for ALICE and Mu3e experiments, what is 2-3 times better than existing analogues. Model of bending of flexible dielectric-conductor two-layer material for using in manufacture of aluminum-polyimide material is improved; model of shrinkage components of detector string depending from thickness of layers is improved. New TP of manufacturing three- layer adhesiveless polyimide-aluminum-polyimide material and manufacturing of flexible components of such material were developed. Using developed technologies, mock-ups and prototypes of DM, PB and DS based on thin MAPS sensors were manufactured and investigated. Results of the work were implemented into production of components of detector string for detector layers of ALICE experiment (CERN, Switzerland), which allowed to domestic companies to supply about 16 thousands of components with cost more than 200,000 Euro.
Keywords: детекторна лінійка; детекторні модулі; кабель живлення; алюміній-поліімідні безадгезивні матеріали; технологічний процес; detector string; detector modules; power bus; aluminium-polyimide adhesiveless materials; technological process