Электромагнитный калориметр для больших углов детектора Clas

• Автор: Сапуненко, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Введение

Программа физических экспериментов и детектор СЬА

Основные характеристики детектора СЬА

Постановка задачи

Глава I Описание экспериментальной установки

Ускоритель

Детектор (Спектрометр СЬА8)

Тороидальный магнит

Дрейфовые камеры

Черенковский счётчик

Электромагнитные калориметры
Система времени пролёта
Система сбора данных
Обработка данных
Калибровка детектора
Реконструкция событий
Реконструкция треков заряженных частиц
Реконструкция времени старта
Сопоставление данных из разных подсистем
Идентификация заряженных частиц
Идентификация нейтральных частиц
Процесс окончательной обработки
Глава II Электромагнитный калориметр для больших углов
Определение проектных характеристик
Проектирование калориметра
Выбор и тестирование материалов
Измерение длины поглощения
Оценка количества фотоэлектронов

Время распространения светового импульса в блоке сцинтиллятора
Система сбора и передачи света
Фотоумножители
Электроника
Тестирование калориметра в сборе
Глава III Моделирование и реконструкция событий
Коррекции времени
Коррекции амплитуды
Реконструкция событий
Определение коэффициента конверсии АОС-энергия
Оценка энергетического и временного разрешения
Глава IV Калибровка и мониторинг детектора
Калибровка по энергии
Калибровка по времени
Мониторинг калориметра в реальном времени
Глава V Изучение эффективности калориметра на пучке
Отклик на ионизирующие частицы
Отклик на электромагнитные ливни
Оценка временного разрешения
Регистрация у—квантов и реконструкция распада л°
Разделение у-квантов и нейтронов
Заключение
Благодарности
Литература

Введение
Эксперименты по электронному и фотонному рассеянию на адронных мишенях оказывали и оказывают определяющее влияние на развитие и расширение наших представлений о строении вещества. Обычно в таких экспериментах для регистрации рассеянного электрона используют магнитные спектрометры, покрывающие сравнительно небольшие телесные углы (порядка нескольких мер). Принципиальное преимущество таких спектрометров заключается в высокой разрешающей способности и относительно низкой чувствительности к побочным процессам, поскольку детектор в таких системах располагается, как правило, в зонах, хорошо защищенных от пучка. Однако очевидным недостатком таких аппаратов является низкий аксептанс как по телесному углу, так и по импульсу. Таким образом, на практике такие эксперименты ограничены одновременной • регистрацией двух (трёх в некоторых специальных случаях) частиц. Кроме
того, случайные совпадения существенно ограничивают возможность выделения некоторых каналов в фазовом пространстве, где регистрируемые частицы не сильно коррелированны. Следует отметить, что для набора достаточной статистики из-за очень низкого аксептанса необходимо использование сильноточного пучка, что, в свою очередь, накладывает существенные ограничения на материал и свойства мишени. Высокая эффективность регистрации конечных продуктов электронного рассеяния также необходима в экспериментах с несколькими частицами в конечном состоянии, типичными примерами которых являются рождение возбужденных мезонов и барионов. Для получения более подробной информации о структуре нуклонов и ядер необходимо изучение эксклюзивных каналов. Например, исследование возбужденных состояний нуклонов требует надёжного определения спина, четности и изоспина, что

на малые углы. Такое разрешение необходимо для пион-каонного разделения при энергиях свыше 2 ГэВ.
Система времени пролёта состоит из пластин сцинтиллятора ВС-408 (Рис. 16), которые расположены перпендикулярно к направлению пучка, и каждая из них покрывает угол 0=2°. Сцинтилляторы расположены между Черенковским счётчиком и электромагнитным калориметром. Каждый сектор содержит 48 пластин с постоянной толщиной равной 5.08 см. Ширина сцинтилляторов меняется от 15 см для очень малых углов до 22 см для больших углов, а длина меняется от 30 до 450 см. С помощью такого дизайна полная площадь, покрытая сцинтилляторами, расположенными в шести секторах и покрывающими угол ф от 8 до 142 градусов, равна 206 м2. Сигнал от каждой пластины сцинтиллятора считывается в фотоумножители, расположенные между ближайшими секторами в тени тороидального магнита. Свет доставляется в фотоумножители по специальным световодам.
В каждом фотоумножителе измеряется как время, так и амплитуда импульса. Это позволяет извлекать величину коррекции на зависимость времени регистрации от амплитуды сигнала. Более того, измерение амплитуды импульса позволяет реконструировать энергию, оставленную в сцинтилляторе проходящей частицей, что предоставляет дополнительную информацию, важную для идентификации частиц. Важно заметить, что для частиц с импульсами менее 500 МэВ энергетическое разрешение, характеризующее систему времени пролёта, лучше, чем разрешение трековой системы, которое ограниченно для таких малых импульсов по причине многократного рассеяния.