Ультрафиолетовые лазерные калибровочные системы в физике частиц высоких энергий

• Автор: Брандин, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

* I. Основные принципы построения лазерных калибровочных систем
детекторов заряженных частиц
ф 1Л. Физические основы. Двухфотонная ионизация
1.2. Технические основы. Импульсные ультрафиолетовые лазеры для лазерных калибровочных систем
1.3. Методы формирования тонких лазерных треков
1.4. Геометрический профиль тонкого лазерного луча
1.5. Внешний фотоэффект как способ калибровки газовых детекторов
ж заряженных частиц
1.6. Выводы
® II. Лазерная калибровочная система время-проекционной камеры
спектрометра STAR
2.1. Общая схема и основные элементы лазерной калибровочной системы спектрометра STAR
2.2. Оптика лазерной калибровочной системы время-проекционной камеры
2.3. Детектор FTPC
2.4. Выводы
III. Разработка метода контроля управления положением лазерных лучей в объеме детектора
® 3.1. Постановка задачи автоматизированного контроля и управления
3.2. Анализ методов распознавания изображений
3.3. Метод контроля положения лазерных лучей в объеме детектора на основе корреляционно-экстремальной системы
3.3.1. Система формирования изображения лазерного луча
3.3.2. Обоснование выбора метода корреляционной обработки
• изображения
® 3.3.3. Алгоритм работы системы оцифровки изображения

3.3.4. Выбор порога определения информативных кадров
3.3.5. Методика корреляционной обработки изображений с увеличенной
9 производительностью вычислений
3.3.6. Система синхронизации лазерной калибровочной системы
ф 3.3.7. Система управления лазерной калибровочной системы
3.4. Экспериментальные результаты работы лазерной калибровочной системы спектрометра STAR
3.5. Выводы
IV. Применение ультрафиолетовых лазеров для прикладных и методических исследований
ф 4.1. Импульсное ультрафиолетовое излучение как источник свободных
электронов
® 4.2. Экспериментальная установка на базе импульсной ионизационной
камеры и ультрафиолетового лазера для исследования корреляций физических и канцерогенных характеристик химических соединений
4.2.1. Ионизационная камера
4.2.2. Газовая система установки
4.2.3. Система сбора и обработки данных
4.3. Тестирование и оптимизация установки
•• 4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Современная экспериментальная физика элементарных частиц базируется на крупных установках, состоящих из большого числа трековых, координатно-чувствительных и спектрометрических детекторов различного типа, содержащих десятки и сотни тысяч каналов съема, обработки и анализа информации. В создании и эксплуатации подобных установок исключительно важную роль играют вопросы надежности, калибровки и периодического контроля функционирования как отдельных детекторов, так и всей установки в целом. При этом возникает ряд специфических задач, для решения которых затруднительно или вообще невозможно использовать радиоактивные источники, частицы космического фона или собственно пучок ускорителя. Так, в широко применяемых в настоящее время больших дрейфовых и время -проекционных камерах с объемом ~ 10 м3 практически невозможно обеспечить идеальную однородность электрического и магнитного поля по всему чувствительному объему детектора. Это приводит к различной скорости дрейфа электронов в различных частях детектора и, соответственно, к искажению реальной картины взаимодействия. В действующих и планируемых в настоящее время экспериментах с большой множественностью вторичных частиц возникают также проблемы с двухчастичным разрешением и с искажениями электрического поля внутри детектора вследствии накопления объемного ионного заряда в чувствительной области [1, 2]. Это становится особенно важным на ускорителях релятивистских тяжелых ионов, где множественность может достигать ~ 2000 для Аи-Аи столкновений при энергиях до 200 ГэВ.
В установках, использующих стримерные и пузырьковые камеры, также существует задача координатной привязки треков частиц к мишени, возникающая вследствие неконтролируемого смещения треков частиц из-за дрейфа электронов (всплывания пузырьков) за время между моментами прохождения частицы и визуализации трека.
Поэтому в детекторах больших размеров необходимы «реперные» треки,

В - агс1ё[(Я - г)/Ь], (28)
где Я и г - соответственно внешний и внутренний радиусы камеры, Ь - длина камеры. Отсюда О = 19,5°.
Расположение тонких лазерных лучей в одной половине камеры для двух наборов углов разворота зеркал в держателях показано на рис. 18.
Рис. 18. Положения вторичных отраженных лазерных лучей в каждой половине ТРС спектрометра STAR.