Многоканальные системы высоковольтного питания для газовых детекторов переходного излучения в экспериментах по физике высоких энергий

• Автор: Жуков, Константин Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 68 с. : 48 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Цель диссертационной работы

Научная новизна работы

Практическая ценность работы

Основные результаты, представленные к защите

Апробация работы

Публикации

Структура и объем диссертации

ГЛАВА 1. БОЛЬШОЙ АДРОННЫЙ КОЛЛАЙДЕР И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТЫ. ЭКСПЕРИМЕНТ ATLAS

1.1 Ускоритель
1.2 Эксперименты на LHC
1.2.1 Физика на ускорителе LHC
1.2.2 Эксперимент CMS
1.2.3 Эксперимент ТОТЕМ
1.2.4 Эксперимент ALICE
1.2.5 Эксперимент LHCb
1.3 Эксперимент ATLAS
1.3.1 Предназначение
1.3.2 Детектор ATLAS
1.3.3 Внутренний детектор
Пиксельный детектор
Полупроводниковый трековый детектор
Трековый детектор переходного излучения
1.3.4 Калориметры
1.3.5 Мюонный спектрометр
Мониторируемые дрейфовые камеры (MDT)
Катодные полосковые камеры (CSC)
Резистивные плоские камеры (RPC)
Тонко-зазорные камеры (TGC)
1.3.6 Магнитная система
1.3.7 Триггер, сбор данных (DAQ) и компьютерные мощности
ГЛАВА 2. ТРЕКОВЫЙ ДЕТЕКТОР ПЕРЕХОДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Введение
2.1 Переходное излучение
2.2 Требования и решения
Способности восстановления треков
Идентификация частиц
2.3 Конструкция детектора
2.3.1 Модули цилиндрической части и колеса торцевых частей детектора
2.3.2 Дрейфовая трубка
2.3.3 Рабочие смеси газов и газовая система
Компоненты рабочей газовой смеси
Активная газовая система
2.3.4 Газовое охлаждение и вентиляция
2.3.5 Считывающая электроника

ГЛАВА З ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ ТРЕКОВОГО ДЕТЕКТОРА ПЕРЕХОДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ATLAS
З 1 Выбор высоковольтного источника питания для трекового детектора переходного излучения
3 2 Технические гребования к высоковольтному источнику для TRT-детектора ATLAS
3 3 Исследование характеристик HV крейта
Методика проверки и калибровки канала высоковольтного источника
ГЛАВА 4. ПРИЕМКА КОЛЕС END-САР ЧАСТИ ДЕТЕКТОРА ПЕРЕД
ЕГО СБОРКОЙ
Введение
4 1 Стенд проверки геометрических точностей
4 2 Проверка на газовые течи
4 3 Стабильность работы колес детектора под высоким напряжением длительное время
4 4 Приборы для обнаружения электрических пробоев в straw
4 5 Проверка напряжения нити и прямолинейности дрейфовой камеры straw
4 5 1 Измерения назяжения вольфрамовой проволочки
4 5 2 Изучение прямолинейности пропорциональных камер straw
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Список аббревиатур
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Некоторые физические результаты
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Изучение характеристик пропорциональных камер
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Предметом диссертации являются:
1. исследование критических условий работы трекового детектора переходного излучения;
2. разработка соответствующего высоковольтного источника питания;
3. исследование опытных образцов и отработка методики тестирования многоканальной системы высоковольтного питания для трекового детектора переходного излучения (TRT);
4. установка системы в эксперимент ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) на Большом адронном коллайдере LHC, внедрение в единую систему контроля эксперимента.
Трековый детектор переходного излучения TRT является одним из важнейших элементов внутреннего детектора (Inner Detector) в эксперименте ATLAS и выполняет две функции: детектора переходного излучения и координатного детектора. TRT расположен вблизи точки взаимодействия пучков коллайдера и поэтому практически недоступен для обслуживания в течение всего времени эксплуатации. В связи с этим очень остро стоит проблема надежности функционирования всего детектора в целом.
TRT состоит из пассивного радиатора (стопки полипропиленовых фольг в торцевых частях и полииимидных волокон в центральной части) и детектирующих элементов, называемых straw {от англ. straw — соломинка). Это цилиндрические пропорциональные дрейфовые трубки диаметром 4 мм и длиной 370 мм для торцевых частей детектора и 1440 мм для центральной части. Всего таких трубок в детекторе 298 304.
Каждая straw подключается к высоковольтному источнику питания напряжением 1530 В. Количество таких трубок столь велико, что было довольно трудно обеспечить каждую отдельным источником питания.
ГЛАВА
ТРЕКОВЫЙ ДЕТЕКТОР ПЕРЕХОДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Введение
Переходное излучение возникает, когда релятивистская частица пересекает границу раздела двух сред с различными электрическими и/или магнитными свойствами. Это явление было впервые предсказано и рассмотрено В.Л.Гинзбургом и И.М.Франком более шестидесяти лет назад [23]. Они показали, что при переходе из одного вещества в другое возникает новый тип электромагнитного излучения, которое было названо переходным. Оно сопровождает частицы, которые двигаются со скоростью как большей, так и меньшей фазовой скорости света. Впоследствии это явление привлекло внимание экспериментаторов, которые показали в начале 1970-х годов XX века возможность использования Детекторов переходного излучения (TRD - от англ. Transilion Radiation Detector). Сейчас разнообразные детекторы переходного излучения используются как в экспериментах физики высоких энергий на ускорителях (например, PHEN1X, ATLAS или ALICE), так и в экспериментах с космическими лучами (такие как PAMELA, AMS и ACCESS).
В эксперименте ATLAS трековый детектор переходного излучения (TRT — от англ. Transition Radiation Tracker) представляет собой комбинацию трекового детектора на пропорциональных дрейфовых трубках (straw) и детектора переходного излучения для идентификации частиц. В дополнение к этому он имеет относительно низкую стоимость по сравнению с другими решениями детектирования треков частиц. Таким образом, TRT является важной частью трековой системы ATLASa и в тоже время значительно улучшает идентификацию электронов на высоком радиационном фоне при энергиях ускорителя LHC.