氩气纯化研究及一种新型液氩再循环系统
仪器与探测器
2015-05-28 v1
摘要
未来巨型液氩（LAr）时间投影室（TPC）要求纯度优于 0.1 ppb，以使电离电子能够漂移而不被任何负电性杂质显著俘获。我们全面研究了负电性杂质对气态和液态氩闪烁光的影响，分析了各种纯化化学品的效能，并介绍了利用新型再循环纯化系统的利物浦液氩装置。在测试的杂质（空气、O₂、H₂O、N₂ 和 CO₂，浓度范围为 0.01 ppm 至 1000 ppm）中，发现 H₂O 对气态氩闪烁光的影响最为显著，而 N₂ 的影响最小。此外，在液氩中 O₂ 污染水平为 0.01 ppm 至 100 ppm 时，确立了慢成分衰减时间与总沉积能量之间的关联。利用 BET 等温分析量化了分子筛在吸收 Ar 气、N₂ 气和 H₂O 蒸气方面优于无水络合物的性能。研究了 Cu 和 P₂O₅ 在室温和 -130 °C 下从 1 bar N6 氩气中去除 O₂ 和 H₂O 杂质的效率，发现效率很高。开发了一种新型、高度可扩展的液氩再循环系统。整套系统由在液体中运行的电动波纹管泵和纯化滤芯组成，均为内部设计和制造。该系统成功运行多日，实现了 27 升/小时的再循环速率和高纯度。
引用
@article{arxiv.1106.5226,
title = {Argon Purification Studies and a Novel Liquid Argon Re-circulation System},
author = {K. Mavrokoridis and R. G. Calland and J. Coleman and P. K. Lightfoot and N. McCauley and K. J. McCormick and C. Touramanis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.5226},
year = {2015}
}