Zurab Shermadini, Rustem Khasanov, Matthias Elender e Alex Amato del PSI hanno esaminato la progettazione di una cella di pressione a pistone-cilindro a doppia parete progettata specificamente per esperimenti di rotazione di muoni (μSR).

Il primo passo è stato quello di realizzare i cilindri interni ed esterni di una cella di pressione a doppia parete in rame-berillio (CuBe), una lega comune utilizzata per le celle di pressione μSR. Questo materiale ha contributi di basso fondo ben definiti al segnale μSR che sono quasi indipendenti dalla temperatura e quindi favorevoli per l'uso in studi μSR a bassa temperatura. Le caratteristiche meccaniche sono state poi analizzate utilizzando il software ANSYS di analisi agli elementi finiti (FEA) che ha permesso di ottimizzare le dimensioni della cella per cercare di raggiungere la pressione più alta possibile mantenendo gli esperimenti al sicuro.

Fu realizzato un prototipo che consentiva una pressione di circa 18 kbar, in accordo con le simulazioni ANSYS, ma dopo una terza pressione consecutiva, il cilindro esterno si è rotto quando le sollecitazioni si sono accumulate al suo interno.

Per migliorare il design, un secondo prototipo è stato costruito utilizzando un'altra lega non magnetica comunemente utilizzata per le celle di pressione μSR:MP35N. Questo materiale è stato utilizzato per il cilindro esterno al posto del CuBe. I test hanno rivelato che è possibile raggiungere pressioni di ~2,6 GPa senza danni irreversibili alla cellula. Per fortuna, poiché i muoni si fermano principalmente nel cilindro interno di CuBe durante gli esperimenti, c'era ancora un segnale SR di basso fondo nonostante il cambiamento di materiale del cilindro esterno.

Il lavoro è stato ora pubblicato sul Journal of High Pressure Research e gli utenti di μSR hanno ora accesso a una cella a pistone per tecniche di μSR che raggiunge pressioni 1,5 volte superiori a quelle possibili in precedenza.