CERN, Europ. Org. für Kernforschung: MSR Datenlogger als Transportdetektive

CERN dokumentiert physikalische Parameter bei Transporten mit Datenloggern MSR175 und MSR175plus

Das CERN, die in der Nähe von Genf beheimatete Europäische Organisation für Kernforschung, ist eines der grössten und renommiertesten Zentren für physikalische Grundlagenforschung der Welt. Für Test-Transporte hochempfindlicher Detektormodule von Europa in die USA wurden sowohl die Logger des Typs MSR175plus als auch des Typs MSR175 verwendet und dabei Schocks im Messbereich ±200 g, Luftdruck- und Feuchtigkeitsänderungen aufgezeichnet.

Im CERN befassen sich weit über 15000 Forscher und Mitarbeiter aus den unterschiedlichsten Fachbereichen mit verschiedenen Aufgabenstellungen der modernen Teilchenphysik, um den Aufbau der Materie und die fundamentalen Wechselwirkungen zwischen den Elementarteilchen zu erforschen. Bekannt geworden ist diese Organisation in jüngster Zeit vor allem durch den Large Hadron Collider (LHC), der einen Umfang von 27 km hat und 9300 Magnete nutzt, um die Teilchenstrahlen um den Beschleunigerring zu lenken. Eine der Forschungsaufgaben, die im LHC durchgeführt werden, ist ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Dabei handelt es sich um ein aktuelles Experiment der Teilchenphysik, das den Zustand der Materie unmittelbar nach dem Urknall, genannt Quark Gluon Plasma (QGP) nachstellen soll, und das allein etwa 1000 Mitarbeiter beschäftigt.

Hochempfindliche Detektoren auf dem Transportweg überwachen

Bei ALICE besteht eine intensive Zusammenarbeit mit dem Experiment sPHENIX beim BNL (Brookaven National Lab) in den USA. Für dieses Experiment, das sich mit der Untersuchung von QGP befasst, werden von ALICE insgesamt 84 Detektor-Module geliefert, die auf aktiven monolithischen Pixel-Sensoren basieren. Damit werden die geladenen Teilchen beobachtet, die durch die Kollision von Ionen bei hoher Energie entstehen.

Die Detektor-Module sind gegenüber Erschütterungen, Schocks oder ungewöhnlichen Änderungen der Umgebungsbedingungen bezüglich Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit sehr empfindlich. Aus diesem Grund werden die Detektor-Module von Genf zum Laurence Berkeley National Laboratory in Kalifornien, das ebenfalls am sPHENIX- Projekt beteiligt ist, in speziellen Koffer-ähnlichen Behältern per Hand über mehrere Zwischenstationen hinweg auf dem Luftweg transportiert.

Die derzeit herrschenden Beschränkungen durch COVID-19-Einreise-Bestimmungen in die USA machen einen Transport durch Menschen allerdings unmöglich, sodass man gezwungen ist, ein speziell für den Transport hochempfindlicher Güter zertifiziertes Transportunternehmen mit dem Transfer der Module zu beauftragen.

Allerdings: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser. Und so wandten sich die Verantwortlichen des sPHENIX-Projekts an das in Seuzach beheimatete Messtechnikunternehmen MSR Electronics GmbH, um dessen Transport-Datenlogger MSR175 und den mit GPS-Tracking ausgestatteten MSR175plus zunächst einmal für Test-Transfers in speziellen Transportkoffern unterzubringen. Für diese Test-Transporte wurden als Untersuchungs-Objekte allerdings keine echten Module verwendet, sondern nur einfachere Muster-Exemplare. Die MSR Logger hatten dabei die Aufgabe, die Umgebungsbedingungen während der Transporte zu überwachen und damit zusammenhängende Messwerte in Abhängigkeit von der Zeit aufzuzeichnen.

Umfassende Mess-Aufzeichnungen möglich

Die manipulationssicheren Datenlogger der Serie MSR175 agieren dabei wie eine Art «Black Box», welche kritische Transportereignisse, die über der voreingestellten Toleranzgrenze liegen, erfasst und speichert. Sowohl der MSR175 als auch der MSR175plus sind mit ±15 g und ±200 g-3-Achsen-Beschleunigungssensoren sowie je einem Temperatur-, Luftfeuchtigkeit-, Luftdruck- und Lichtsensor ausgestattet. Beim MSR175plus kommt noch ein GPS/GNSS-Empfänger hinzu, mit welchem sich Transportereignisse lokalisieren lassen. Zudem unterscheiden sich die beiden Logger-Typen durch ihre Schock-Messmodi: Während mit dem MSR175 wahlweise entweder ±200 g mit 6400 Hz, oder ±200 g mit 3200 Hz, oder ±15 g mit 1600 Hz erfasst werden, erfolgt mit dem neu auf den Markt gekommenen MSR175plus die Messung gleichzeitig (±200 g mit 6400 Hz und ±15 g mit 1600 Hz). Dies ist ein entscheidender Vorteil bei Transportüberwachungen, bei welchen nicht von vorneherein klar ist, welcher der beiden Beschleunigungssensoren gewählt werden soll. Die Gefahr, dass beim Einstellen nicht der richtige Sensor gewählt wird, ist damit gebannt.

Der Speicher beider Logger-Typen reicht, um tage- bzw. monatelang Daten aufzuzeichnen. Auslesen lassen sich die Transport-Daten via USB. Mittels Auswertesoftware können auffällige Ereignisse rasch analysiert und beweiskräftig dokumentiert werden. Die aufgezeichneten Messdaten sind nicht nur unabdingbar zur Klärung von Haftungs- und Versicherungsfragen bei Transportschäden, sie helfen auch beim Optimieren von Verpackungen.

Im konkreten Fall des CERN-Transportes der hochempfindlichen Detektormodule von Europa in die USA wurden sowohl die Logger des Typs MSR175plus als auch des Typs MSR175 verwendet und dabei der Schocks im Messbereich ±200 g, Luftdruck- und Feuchtigkeitsänderungen aufgezeichnet. Mit den gewonnenen Daten lassen sich die Transportbedingungen und das gesamte Handling verbessern, was insgesamt die Transportsicherheit erhöht.

Fazit

Die Datenlogger MSR175 und MSR175plus eignen sich zur universellen Überwachung von Transporten aller Art. Beispielsweise in der Elektronik-, Medizin-, Automobil-, Automatisierungs- oder allgemeinen Gerätetechnik. Durch ihre kompakte Bauweise, die kalibrierten Sensoren, mit einer grossen Speicherkapazität und langer Akku-Laufzeit sind sie prädestiniert für die Langzeit-Überwachung wichtiger physikalischer Transport-Parameter. Dies ist nicht zuletzt dann wichtig, wenn ein Schadensverursacher, eine Schadenszeit oder ein Schadensort beispielsweise zur Klärung von Haftungsfragen ermittelt werden muss.