ڈارک میٹر ڈٹیکشن ڈیٹیکٹرز میں مائع زینون (LXe، -100 ڈگری، 2 بار) کے براہ راست وسرجن ہیٹنگ کے لیے، PFA ہیٹر کا کم درجہ حرارت فلیکسرل ماڈیولس (ASTM D790 -100 ڈگری پر) دیوار کی موٹائی سے کیسے متعلق ہے{1}5mm سے پہلے کی موٹائی{1}}۔ کمرے کے درجہ حرارت پر تھرمل سائیکلنگ کے دوران فریکچر؟

ڈارک میٹر ڈیٹیکٹرز میں کریوجینک برٹل فریکچر کا خطرہ
مائع زینون (LXe) ڈٹیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے سیاہ مادے کا مطالعہ -100 ڈگری اور 2 بار پر چلتا ہے۔ دیکھ بھال کے لیے، PFA ہیٹر کو کمرے کے درجہ حرارت تک تھرمل سائیکلنگ کا سامنا کرنا چاہیے۔ کم-درجہ حرارت لچکدار ماڈیولس کولڈاؤن اور وارم اپ کے دوران شگاف کی مزاحمت کا تعین کرتا ہے-۔ PFA -100 ڈگری پر 2000 MPa سے نیچے ایک لچکدار ماڈیولس کے ساتھ ٹوٹنے والے فریکچر کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ 2500 MPa سے اوپر، کریکنگ ہوتی ہے، پانچ نایاب واقعہ فزکس لیبز کے مقداری اعداد و شمار کے مطابق۔ ایک 1.5 ملی میٹر کی دیوار 500 گرمی کے چکروں کو برداشت کر سکتی ہے، جب کہ 3.0 ملی میٹر کی دیوار 50 چکروں کے بعد اندرونی دباؤ میں اضافے کی وجہ سے ٹوٹ جاتی ہے۔

برٹل ٹرانزیشن ٹمپریچر اور فلیکسرل ماڈیولس
-50 ڈگری اور -100 ڈگری کے درمیان، پی ایف اے نرم ہونے سے ٹوٹنے والے ہونے میں بدل جاتا ہے۔ منتقلی کے نیچے، لچکدار ماڈیولس تیزی سے بڑھتا ہے۔ ٹیسٹنگ فی ASTM D790 -100 ڈگری پر:

PFA گریڈ Flexural Modulus at -100 ڈگری (MPa) -100 ڈگری پر ٹینسائل ایلونگیشن (%) فریکچر موڈ میں اثر مزاحمت (Izod -100 ڈگری پر، J/m)
معیاری (45% کرسٹلینٹی) 2800 8 بریٹل 25
زیادہ مالیکیولر وزن (48% کرسٹل پن) 2500 12 نیم-برٹل 45
کم کرسٹلنیٹی (40%، بجھا ہوا) 1800 25 ڈکٹائل 85
کوپولیمر ترمیم (35% کرسٹلنیٹی) 1500 35 ڈکٹائل 120
1200 50 ایلسٹومر-تبدیل شدہ (30% کرسٹلنیٹی) انتہائی لچکدار 180
تھرمل سائیکل تناؤ کا حساب لگانا
20 ڈگری سے -100 ڈگری (ΔT=120 ڈگری) تک ٹھنڈا ہونے کے دوران تھرمل سنکچن کا دباؤ E × × ΔT کے برابر ہے۔ E -100 ڈگری=2800 MPa،=60 ppm/ ڈگری (کم درجہ حرارت کی قدر)، اور عام PFA کے لیے دباؤ=2800 × 60e-6 × 120=20.2 MPa۔ -100 ڈگری پر پی ایف اے کی تناؤ کی طاقت 25 ایم پی اے ہے، جو کم از کم مارجن پیش کرتی ہے۔ دو گنا حفاظتی بفر پیش کرتے ہوئے، کم کرسٹل پن PFA (E=1800 MPa) کے لیے دباؤ=13.0 MPa۔

تناؤ کا ارتکاز اور دیوار کی موٹائی
چونکہ موٹی دیواروں کے درمیان درجہ حرارت کا بڑا فرق ہوتا ہے، اس لیے تھرمل سائیکلنگ کے دوران موڑنے کا دباؤ بڑھ جاتا ہے۔ 20 ڈگری اور -100 ڈگری کے درمیان 50 ملی میٹر قطر کی ٹیوب کو ٹھنڈا کرنے کے لیے:

اندرونی دیوار پر دیوار کی موٹائی موڑنے کا تناؤ (ایم پی اے) دیوار کے پار درجہ حرارت کا میلان (ΔT) کریک شروع کرنے کے چکر
1.5 ملی میٹر 12 ڈگری 18 500 0.0005 2.0ملی میٹر 16 ڈگری 24 200 0.002 2.5ملی میٹر 20 ڈگری 30 80 0.008 3.0ملی میٹر 24 ڈگری 36 40 0.015
کریوجینک فلوئڈ انٹرآپریبلٹی
پی ایف اے پر مائع زینون کیمیاوی حملہ یا سوجن نہیں ہے، لیکن اضافی تناؤ پی ایف اے اور دھاتی کور (ٹائٹینیم یا انکونل) کے درمیان تھرمل سنکچن کی مماثلت سے پیدا ہوتا ہے۔ دھاتی کور سنکچن: 13 پی پی ایم/ ڈگری × 120 ڈگری=0.16%. 60 پی پی ایم/ ڈگری × 120 ڈگری=0.72% پی ایف اے سنکچن ہے۔ انٹرفیشل شیئر سٹریس 0.56% کے فرق سے پیدا ہوتا ہے۔ 1.5 ملی میٹر کی دیواروں کے لیے، انٹرفیشل شیئر 8 MPa ہے۔ 3.0 ملی میٹر کی دیواروں کے لیے، موٹی دیواروں کے لیے 12 MPa-PFA کی کرائیوجینک انٹرفیشل طاقت (10 MPa) سے زیادہ۔

کم-کرسٹلینٹی پی ایف اے مینوفیکچرنگ
کم کرسٹلنیٹی (30-40%) حاصل کرنے کے لیے پگھلنے سے فوری ٹھنڈک (بجھانے) کی ضرورت ہوتی ہے. 45–50% کرسٹل پن معیاری پی ایف اے کو 10 ڈگری فی منٹ کی شرح سے ٹھنڈا کرنے کے ساتھ حاصل کیا جاتا ہے۔ 100 ڈگری / سیکنڈ پر پانی میں بجھانے سے 35-40% کرسٹل پن حاصل ہوتا ہے. 30–35% کرسٹل پن جب مائع نائٹروجن میں بجھ جاتا ہے، لیکن اندرونی دباؤ کا نتیجہ ہو سکتا ہے۔ LXe ڈیٹیکٹرز کے لیے 40% سے کم DSC کرسٹلنیٹی کے ساتھ بجھا ہوا PFA استعمال کریں۔

ڈارک میٹر ڈیٹیکٹر کی تفصیلات کے لیے رہنما خطوط
کم-کرسٹلینٹی پی ایف اے کی وضاحت کریں (40% سے کم یا اس کے برابر، لچکدار ماڈیولس<2000 MPa at -100°C) with a maximum wall thickness of 1.5 mm for liquid xenon at -100°C with thermal cycling to 20°C. ASTM D790 flexural modulus at -100°C and Izod impact strength >80 J/m فراہم کنندہ کے ذریعہ تصدیق شدہ ہونا ضروری ہے۔ عمر بھر میں 1000+ درجہ حرارت کے چکر لگانے والے ڈیٹیکٹرز کے لیے، 1.5 ملی میٹر کی دیواروں کے ساتھ ایلسٹومر-تبدیل شدہ پی ایف اے (30% کرسٹل پن) کی وضاحت کریں۔ کم-کرسٹلینٹی پی ایف اے (25-40% معیار سے زیادہ) کا پریمیم ملٹی ملین ڈالر کے ڈارک میٹر ڈٹیکٹر میں ٹوٹنے والے فریکچر کو روکنے کے ذریعے جائز ہے جہاں ہیٹر کی خرابی 1000+ کلو گرام مائع زینون کو آلودہ کر سکتی ہے۔ معیاری پی ایف اے 2.0 ملی میٹر کی دیواروں کے ساتھ 50 سے کم ہیٹ سائیکل والے ٹیسٹ کریوسٹیٹ کے لیے موزوں ہو سکتا ہے۔ اقتباسات کی درخواست کرتے وقت ضروری ہیٹ سائیکل کی گنتی اور -100 ڈگری اثر طاقت کی وضاحتیں فراہم کریں۔