Reading time: 2 minutes
Author:
De QPI Group heeft een printplaat ontwikkeld die in staat is om een klein signaal op hoogspanningsniveau vrijwel zonder ruis om te zetten naar laagspanning. Het Helmondse bedrijf leverde tweeduizend van deze kaarten aan het Nikhef. Dit onderzoeksinstituut voor deeltjesfysica integreerde ze in detectoren voor de Large Hadron Collider. Voor de prestatie ontving QPI de LHCB Industry Award van Cern.
De detector is in zijn eenvoudigste vorm vergelijkbaar met een geigerteller. Hij bestaat uit een draad op hoogspanning in een met gas gevulde kamer. De deeltjes die bij de botsing ontstaan, vliegen door de kamer en ioniseren het gas. Hierdoor zal er een klein stroompje tussen de draad en de geaarde kamerwand lopen. âDe truc is om dit pulsje op hoogspanning terug te brengen tot laagspanningâ, legt Jan Koopstra van Nikhef uit. âDat is niet triviaal. Je moet de twee signalen ontkoppelen met een condensator, maar daar ontstaan heel snel lekstromen bij. Ruis dus. De signaal-ruisverhouding is essentieel bij deze toepassing.â
De normale aanpak van het probleem is om de componenten goed te isoleren, niet alleen elektrisch, maar ook tegen vocht en stof. Voor laagspanningstoepassingen werkte dat al prima. Ook voor hoogspanning was er een oplossing, maar die was bijzonder tijdrovend. Omdat het gaat om zoân zestigduizend kanalen in totaal, was een snellere procedure vereist.
Na ongeveer vijf jaar onderzoek en ontwikkeling is QPI er samen met het Nikhef in geslaagd om een praktisch proces te ontwikkelen op hoogspanningsniveau. De componenten liggen niet, zoals gebruikelijk, op het PCB, maar ze zijn erin verzonken. Een epoxyjasje beschermt de componenten optimaal tegen invloeden van buitenaf. Bijkomend voordeel is dat het ook de veroudering van de onderdelen tegengaat.
âDe beperking van de ruis die we met deze printplaten hebben bereikt, is te vergelijken met het verschil in de hoeveelheid ruis die een klassieke elpee maakt in vergelijking met die van een cdâ, aldus Koopstra. âWe hebben uitgebreide tests gedaan voordat de printplaten daadwerkelijk zijn ingebouwd. Wat betreft de signaal-ruisverhouding voor hoogspanningstoepassingen hebben we zonder meer een nieuwe mijlpaal bereikt.â
