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【科技日报】曹俊:为做闪烁体容器, 我们翻遍了全国玻璃罐厂家
2021-05-31|文章来源:陆成宽 |【
 
 

受訪者供圖

  親曆者說

  當提出要建設某個實驗設施的時候,一位優秀的實驗物理學家必須要問自己幾個問題:哪些技術已經滿足了實驗技術?哪些需要自己研發?

  “一个好的实验设施不能全部使用已有的技术,必须要发展自己的关键技术。基础研究只有第一,没有第二。只有拥有了过硬的实验技术,才可能做出比别人更好的实验成果。做大亚湾中微子实验方案的时候,我们就提出一定要发展有机玻璃罐、液体闪烁体以及光电倍增管等关键技术。”中國科學院高能物理研究所副所长曹俊说。

  在中微子探測器中,液體閃爍體主要用來捕獲中微子並發光,光電倍增管用來探測光,而有機玻璃罐是液體閃爍體的容器,用它把液體閃爍體和外部的天然放射性物質隔開。

  爲了提高測量精度,大亞灣中微子實驗團隊創造性地提出使用8個完全相同的中微子探測器,采用遠近比較測量的方法,降低實驗誤差,提高實驗靈敏度。“爲了設計出幾乎一模一樣的探測器,我們對有機玻璃罐提出了近乎苛刻的精度要求,要求誤差要控制在5毫米以內。”曹俊說。

  用有機玻璃做成的容器,我們在海洋館裏隨處可見,透過它們可以看到遊來遊去的海洋生物,但這種有機玻璃容器對精度的要求不高。不過,若把制作精度提到如此之高,將會大大增加有機玻璃罐的制作難度,熱彎成形、本體聚合等加工過程都會造成罐體的變形。

  “2007年,我們把全國做有機玻璃産品的廠家都翻了一遍,找到了七八家産品做得比較好、研發能力比較強的廠家,但是它們都不敢爲我們生産精度要求這麽高的有機玻璃罐。”曹俊說,它們平時爲海洋館生産的類似産品,精度要求沒這麽高。

  那時候,國內廠家幾乎都沒有數控加工能力,因此他們都無法生産如此高精度的産品。大亞灣中微子實驗最終並沒有使用國內廠家生産的有機玻璃罐,而是由國外的合作者加工再運到大亞灣。

  等到建設江門中微子實驗裝置時候,爲了盡可能多地捕獲從核電站飛來的中微子,科學家計劃制造直徑爲35.4米的空心有機玻璃球。造體積如此大球,且要使其扛住內外液體巨大的壓力差,這樣的制造難度可謂史無前例。

  “大亞灣時的經曆,讓我心裏都有陰影了,我覺得這麽大的有機玻璃球我們肯定做不出來。”曹俊坦言,直徑爲35.4米的有機玻璃球,全球都沒人做過,當時世界上最大的用于粒子物理的有機玻璃球直徑才12米,而且生産過程中多次出問題,前後花了兩年時間,差點失敗。

  “抱著試試看的想法,2013年我們又對國內的有機玻璃生産廠家做了一番調研。令人震驚的是,6年間,國內有機玻璃産業上了一個檔次,我們發現竟然好幾個廠家都具備了數控加工能力,有可能做出這麽大的有機玻璃球。”曹俊笑著說,我們從中選擇了3個廠商進行了爲期3年的合作研發。

  最终,通过招标,中國科學院高能物理研究所与江苏汤臣新材料科技有限公司达成了合作协议。

  未來,在地下洞室裏現場組裝的國産有機玻璃球將被放置在一個直徑40多米、容積5萬立方米的水池裏,幫助科研人員捕捉從核電站飛來的中微子。

(源自科技日报5月25日第5版 原地址:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-05/25/content_468212.htm?div=-1)


 
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