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物理学 > 仪器与探测器

arXiv:2209.02020v1 (physics)
[提交于 2022年9月5日 ]

标题: 寻找ALICE电阻板室的环保型气体混合物

标题: Searching for an eco-friendly gas mixture for the ALICE Resistive Plate Chambers

Authors:Luca Quaglia (on behalf of the ALICE and ECOgas@GIF++ collaborations), R. Cardarelli, B. Liberti, E. Pastori, G. Proto, G. Aielli, P. Camarri, A. Di Ciacco, L. Di Stante, R. Santonico, G. Alberghi, D. Boscherini, A. Bruni, L. Massa, A. Polini, M. Romano, L. Benussi, S. Bianco, L. Passamonti, D. Piccolo, D. Pierluigi, A. Russo M. Ferrini, G. Saviano, M. Abbrescia, L. Congedo, M. De Serio, G. Galati, G. Pugliese, S. Simone, P. Salvini, A. Samalan, M. Tytgat, N. Zaganidis, J. Eysermans, A. Ferretti, M. Gagliardi, L. Terlizzi, E. Vercellin, P. Dupieux, B. Joly, S.P. Manen, M. Corbetta, R. Guida, B. Mandelli, G. Rigoletti, M. Barroso, M.C. Arena, M. Verzeroli, A. Pastore, R. Aly
摘要: ALICE的RPCs使用由89.7%$C_{2}H_{2}F_{4}$、10% i-$C_{4}H_{10}$和0.3%$SF_{6}$组成的混合气体。 $C_{2}H_{2}F_{4}$和$SF_{6}$是具有高全球变暖潜能值(GWP)的氟化温室气体。 新的欧洲联盟法规已对F气体的生产和使用实施逐步减少,旨在到2030年将它们的排放量比2014年减少三分之二。 尽管研究活动不受这些法规限制,但逐步减少将不可避免地提高它们的价格,CERN也旨在减少其排放量。 出于这些原因,在2026年预计进行的LHC长期停机期间之前,找到一种更环保的RPC气体混合物至关重要。 由于$C_{2}H_{2}F_{4}$是混合物 GWP 的主要贡献者,因此已经开始了广泛的 R&D 过程,以将其替换为四氟丙烯 ($C_{3}H_{2}F_{4}$),因其与$C_{2}H_{2}F_{4}$化学相似且 GWP 低(约为 7)。 宇宙射线的初步测试在探测器性能方面显示了有希望的结果。 下一步是研究使用这些新气体混合物的 RPC 的长期行为(老化研究)。 由于这是所有(而不仅仅是)LHC 实验感兴趣的主题,建立了一个名为 ECOgas@GIF++ 的合作项目来进行联合研究。 其中,在 CERN 的伽马辐照设施中安装了一个类似 ALICE 的小型 RPC,它们被暴露在一个强辐射场中,该辐射场来自一个 12.5 TBq 的$^{137}$Cs 源,这使得可以在相对较短的时间内模拟多年的运行。 该设施还在每年特定时间提供μ子束,可用于在辐照期间和之后研究探测器性能(例如效率和簇大小)。
摘要: The ALICE RPCs are operated with a mixture of 89.7% $C_{2}H_{2}F_{4}$, 10% i-$C_{4}H_{10}$ and 0.3% $SF_{6}$. $C_{2}H_{2}F_{4}$ and $SF_{6}$ are fluorinated greenhouse gases with a high Global Warming Potential (GWP). New European Union regulations have imposed a progressive phase-down of the production and usage of F-gases, aiming to cut down their emission by two thirds in 2030 with respect to 2014. Even though research activities are excluded from these regulations, the phase-down will inevitably increase their price and CERN is also aiming to cut down on its emissions. For these reasons it is crucial to find a more eco-friendly gas mixture for RPCs by the time of the LHC long shutdown 3, foreseen in 2026. Since $C_{2}H_{2}F_{4}$ is the main contributor to the mixture GWP, an extensive R&D process has started to replace it with tetrafluoropropene ($C_{3}H_{2}F_{4}$), due to its chemical similarity with $C_{2}H_{2}F_{4}$ and its low GWP (around 7). Preliminary tests with cosmic rays have shown promising results in terms of detector performance. The next step is to study the long-term behavior of RPCs operated with these new gas mixtures (aging studies). Since this is a subject of interest for all (and not only) the LHC experiments, a collaboration, ECOgas@GIF++, was setup to carry out joint studies. Among others, a small ALICE-like RPC was installed at the Gamma Irradiation Facility at CERN, where they are exposed to a strong radiation field, coming from a 12.5 TBq $^{137}$Cs source, which allows one to simulate many years of operation in a relatively short time. The facility also provides a muon beam at specific times of the year, which can be used to study the detector performance (e.g. efficiency and cluster size) during and after irradiation.
评论: LHCp 2022会议论文集
主题: 仪器与探测器 (physics.ins-det) ; 高能物理 - 实验 (hep-ex)
引用方式: arXiv:2209.02020 [physics.ins-det]
  (或者 arXiv:2209.02020v1 [physics.ins-det] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2209.02020
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

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来自: Luca Quaglia [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2022 年 9 月 5 日 15:41:13 UTC (164 KB)
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