ڈارک میٹر ڈیٹیکٹرز میں کریوجینک برٹل فریکچر کا خطرہ
تاریک مادے کے تجربات کے لیے مائع زینون (LXe) کا پتہ لگانے والے -100 ڈگری اور 2 بار پر کام کرتے ہیں۔ پی ایف اے ہیٹر کو دیکھ بھال کے لیے کمرے کے درجہ حرارت پر تھرمل سائیکلنگ سے بچنا چاہیے۔ کم-درجہ حرارت لچکدار ماڈیولس کولڈاؤن اور وارم اپ-کے دوران کریک مزاحمت کا تعین کرتا ہے۔ 5 نایاب واقعہ طبیعیات کی سہولیات سے مقداری تجزیہ سے پتہ چلتا ہے کہ -100 ڈگری پر 2000 MPa سے نیچے لچکدار ماڈیولس کے ساتھ PFA ٹوٹنے والے فریکچر کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ 2500 MPa سے اوپر، کریکنگ ہوتی ہے۔ 1.5 ملی میٹر کی دیوار کی موٹائی 500 تھرمل سائیکلوں کی اجازت دیتی ہے، جب کہ 3.0 ملی میٹر 50 چکروں میں زیادہ اندرونی دباؤ کی وجہ سے دراڑیں پڑ جاتی ہیں۔
لچکدار ماڈیولس اور برٹل ٹرانزیشن ٹمپریچر
پی ایف اے -50 ڈگری اور -100 ڈگری کے درمیان نرمی سے گزرتا ہے Flexural ماڈیولس منتقلی کے نیچے ڈرامائی طور پر بڑھتا ہے۔ ٹیسٹنگ فی ASTM D790 -100 ڈگری پر:
| پی ایف اے گریڈ | Flexural Modulus at -100 ڈگری (MPa) | تناؤ کی لمبائی -100 ڈگری پر (%) | فریکچر موڈ | اثر مزاحمت (Izod -100 ڈگری پر، J/m) |
|---|---|---|---|---|
| معیاری (45% کرسٹلنیٹی) | 2800 | 8 | ٹوٹنے والا | 25 |
| اعلی سالماتی وزن (48٪ کرسٹل پن) | 2500 | 12 | نیم- ٹوٹنے والا | 45 |
| کم کرسٹل پن (40%، بجھا ہوا) | 1800 | 25 | لچکدار | 85 |
| ترمیم شدہ کوپولیمر (35% کرسٹل پنٹی) | 1500 | 35 | لچکدار | 120 |
| ایلسٹومر-تبدیل شدہ (30% کرسٹلنیٹی) | 1200 | 50 | بہت نرم | 180 |
تھرمل سائیکل تناؤ کا حساب کتاب
کولڈاؤن کے دوران 20 ڈگری سے -100 ڈگری (ΔT=120 ڈگری)، تھرمل سنکچن کشیدگی=E × × ΔT۔ معیاری PFA کے لیے E -100 ڈگری=2800 MPa،=60 ppm/ ڈگری (کم درجہ حرارت کی قدر)، تناؤ=2800 × 60e-6 × 120=20.2 MPa۔ -100 ڈگری پر پی ایف اے کی تناؤ کی طاقت 25 ایم پی اے ہے، جو کم سے کم مارجن فراہم کرتی ہے۔ کم کرسٹالینٹی PFA (E=1800 MPa) کے لیے، دباؤ=13.0 MPa، 2x حفاظتی مارجن فراہم کرتا ہے۔
دیوار کی موٹائی اور تناؤ کا ارتکاز
موٹی دیواریں تھرمل سائیکلنگ کے دوران موڑنے والے تناؤ کو بڑھاتی ہیں جس کی وجہ دیوار کے پار درجہ حرارت کا میلان زیادہ ہوتا ہے۔ 20 ڈگری سے -100 ڈگری تک 50 ملی میٹر قطر کی ٹیوب کولنگ کے لیے:
| دیوار کی موٹائی | دیوار کے پار درجہ حرارت کا میلان (ΔT) | اندرونی دیوار پر موڑنے کا تناؤ (MPa) | کریک شروع کرنے کے لیے سائیکل | کریک پھیلاؤ کی شرح (ملی میٹر/سائیکل) |
|---|---|---|---|---|
| 1.5 ملی میٹر | 12 ڈگری | 18 | 500 | 0.0005 |
| 2.0 ملی میٹر | 16 ڈگری | 24 | 200 | 0.002 |
| 2.5 ملی میٹر | 20 ڈگری | 30 | 80 | 0.008 |
| 3.0 ملی میٹر | 24 ڈگری | 36 | 40 | 0.015 |
کریوجینک سیال مطابقت
مائع زینون نہیں پھولتا ہے اور نہ ہی کیمیائی طور پر پی ایف اے پر حملہ کرتا ہے، لیکن پی ایف اے اور میٹل کور (انکونل یا ٹائٹینیم) کے درمیان تھرمل سنکچن کی عدم مطابقت اضافی تناؤ پیدا کرتی ہے۔ دھاتی کور سنکچن: 13 پی پی ایم/ ڈگری × 120 ڈگری=0.16%۔ پی ایف اے سنکچن: 60 پی پی ایم/ ڈگری × 120 ڈگری=0.72%۔ تفریق=0.56%، انٹرفیشل شیئر تناؤ پیدا کرنا۔ 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 کرسٹلینٹی (30-40%) حاصل کرنے کے لیے پگھلنے سے تیز ٹھنڈک (بجھانے) کی ضرورت ہوتی ہے۔ معیاری پی ایف اے 10 ڈگری / منٹ پر ٹھنڈا ہوا 45-50٪ کرسٹل پن حاصل کرتا ہے۔ 100 ڈگری / سیکنڈ پر پانی میں بجھانے سے 35-40٪ کرسٹل پن حاصل ہوتا ہے۔ مائع نائٹروجن میں بجھانے سے 30-35% کرسٹل پن حاصل ہوتا ہے لیکن اندرونی تناؤ کا سبب بن سکتا ہے۔ LXe ڈیٹیکٹرز کے لیے، DSC کے ذریعے 40% سے کم کرسٹلنیٹی کے ساتھ بجھا ہوا پی ایف اے بیان کریں۔
ڈارک میٹر ڈیٹیکٹرز کے لیے تفصیلات کی رہنمائی
20 ڈگری تک تھرمل سائیکلنگ کے ساتھ -100 ڈگری پر مائع زینون کے لیے، کم کرسٹلینٹی پی ایف اے (40٪ کرسٹل پن سے کم یا اس کے برابر، لچکدار ماڈیولس<2000 MPa at -100°C) with wall thickness of 1.5mm maximum. Require supplier certification of ASTM D790 flexural modulus at -100°C and Izod impact strength >80 J/m ایسے ڈیٹیکٹرز کے لیے جنہیں زندگی بھر میں 1000+ تھرمل سائیکل کی ضرورت ہوتی ہے، 1.5 ملی میٹر کی دیواروں کے ساتھ ایلسٹومر- میں ترمیم شدہ PFA (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۔ 50 سے کم تھرمل سائیکلوں والے ٹیسٹ کریوسٹیٹ کے لیے، 2.0 ملی میٹر کی دیواروں کے ساتھ معیاری PFA قابل قبول ہو سکتا ہے۔ کوٹیشن کی درخواست کرتے وقت، مطلوبہ تھرمل سائیکل شمار اور -100 ڈگری اثر طاقت کے تقاضوں کی وضاحت کریں۔
