Исследование характеристик кремниевых дрейфовых детекторов трековой системы для эксперимента ALICE

• Автор: Кушпиль, Светлана Александровна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Глава 1 Эксперимент ALICE II
1.1 Введение
1.2 Основные принципы создания детектора
1.3 Детекторы установки ALICE
1.3.1 Магнит
1.3.2 Времяпроекционная камера
1.3.3 Система идентификации частиц и другие
детекторы
1.4 Внутренняя трековая система (ВТС)
1.4.1 Принципы создания ВТС
1.4.2 Слои детекторов в ВТС
1.4.3 Возможности ВТС
Глава 2 Кремниевые Дрейфовые Детекторы (КДД)
Внутренней Трековой Системы ALICE
2.1 Общее описание КДД
2.1.1 Введение 2
2.1.2 Конструкция КДД
2.1.2.1 Метод локализации электронов
2.1.2.2 Электростатическое дрейфовое поле в объёме детектора
2.1.2.3 Реальное распределение потенциалов в КДД
2.1.2.4 Область сбора заряда
2.1.3 Динамика движения электронов
2.2 Конструкция КДД для Внутренней Трековой Системы
эксперимента ALICE
2.2.1 Ток утечки и нелинейность делителя напряжения
2.2.2 Калибровка скорости Дрейфа с помощью МОП
инжекторов
2.3 Электроника считывания КДД
2.4 Структура конструкции КДД в ВТС
2.4.1 Модуль КДД
2.4.2 Два уровня КДД в ВТС
2.5 Моделирование, исследование и отбор детекторов в лаборатории
2.5.1.Расчёт основных параметров детектора
2.5.2 Критерии отбора лучших детекторов
2.5.3.Примеры экспериментальных исследований КДД
Глава 3 Экспериментальная установка и обработка данных
3.1 Описание экспериментальных деталей сеансов на SPS
3.1.1 Детектор
3.1.2 Схема экспериментальной установки

3.1.3 Электроника считывания
3.1.4 Экспериментальные данные
3.2 Процедуры обработки данных
3.2.1 Реконструкция трека в микрополосковом телескопе
3.2.2 Метод нахождения кластера в КДД
3.2.3 Кластерный анализ '
3.2.4 Анализ сигнала с инжекторов
3.3 Калибровка и предварительный анализ
3.4 Характеристики сигнала КДД
3.4.1 Амплитуда кластера и эффективность КДД
3.4.2 Сбор заряда
3.5 Размер кластера
3.5.1 Измерения кластера вдоль оси дрейфа
3.5.2 Число анодов на кластер
Глава 4 Пространственное разрешение
4.1. Флуктуации, вызванные неоднородностями
легирования кремния
4.1.1 Карты систематических отклонений
4.1.2 Паразитное электрическое поле
4.1.3 Вариации потенциала
4.2 Координатное разрешение
Глава 5 Исследование влияния радиации на КДД
5.1 Введение
5.2 Радиационное облучение КДД
5.3 Проверка инжекторов после радиационного облучения
5.4 Карты систематических отклонений после облучения
5.5 Размер кластера до и после облучения
5.6 Сбор заряда
5 . 7 Эффективность нахождения кластера
до и после облучения
5.8 Координатное разрешение
Заключение
Список иллюстраций
Литература

Актуальность проблемы
Эксперимент ALICE является крупнейшим специализированным экспериментом, направленным на исследование структуры ядерной материи при столкновении ультрарелятивистских тяжелых ионов на строящемся Большом адронном колайдере (БАК) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). На ускорителе БАК будут получены пучки ядер с рекордными энергиями 2.7 ТэВ/нуклон. Основной задачей установки ALICE будет исследование свойств кварк-глюонной плазмы (КГП) - состояния ядерной материи, образующегося при сверхвысоких температурах и плотностях. Предполагается, что на установке будут обнаружены и исследованы свойства, предсказываемые теоретическими моделями, такие как: деконфайнмент и восстановление киральной симметрии. Исследование КГП усложнено тем, что это состояние существует только очень короткое время и маскируется последующими сильно нелинейными явлениями. Исследования будут важны не только для проверки Стандартной модели и поиска новых эффектов, но и для изучения современных проблем космологии и астрофизики.
Впервые в лабораторных условиях будет достигнута энергия свыше 1000 ТэВ в системе центра масс, которая раньше была доступна только при исследованиях с космическими лучами. Такие энергии позволят вести поиск рождения новых сверхтяжелых частиц. На установке будут измерены сечения рождения различных адронов и их множественность в центральных столкновениях. Исследование лептонной компоненты позволит определить выход кварк-антикварковых систем чармония и боттомония, которые важны при поиске КГП. Будут изучаться такие задачи, как: усиление рождения странности, подавление выхода чармония, свойства эллиптических потоков, особенности в процессах адронизации, эффект подавления струй в области больших поперечных импульсов и т.д.
Все перечисленные выше процессы изучались и изучаются при меньших энергиях, чем ожидается на БАК. По сравнению с работающим комплексом Брукхейвенской Национальной Лаборатории США, где исследования нового состояния ядерной материи ведутся с 2000 г. на коллайдере ядер RHIC, увеличение энергии будет более, чем в 25 раз. Поэтому возможно проявление принципиально новых явлений в ядерной материи и физике элементарных частиц.
По планам установка ALICE должна начать работать в 2007 г., когда будут получены первые пучки на ускорителе БАК. Будет создан многоцелевой детектор, состоящий из отдельных подсистем. Детекторы установки ALICE - Время-Проекционная
Камера (ВПК) и Внутренняя Трековая Система (ВТС) должны обеспечить максимальное трековое разрешение для ожидаемой в эксперименте экстремальной плотности треков (вплоть до 8000 заряженных частиц на единицу псевдобыстроты).

Рис. 2.24.6 Результат моделирования сбора заряда. Красные прерывистые линии - траектории электронов; синие - траектории термогенерированных электронов; ступеньки на траектории - результат того, что потенциалы рассчитаны на дискретной сетке