Разработка и исследование электромагнитных газовых калориметров

• Автор: Ерин, Сергей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 96 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИОНИЗАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КАЛОРИМЕТРЫ (ОБЗОР)

1.1 Введение

1.2 Ионизационные калориметры

1.3 Энергетическое разрешение ионизационных калориметров

1.4 Пространственное разрешение ионизационных калориметров

1.5 Временное разрешение ионизационного калориметра

1.6 Энергетическое разрешение калориметров, интегрированных в установку

1.7 Калибровка калориметра и мониторирование калориметра

1.8 Особенности газовых ионизационных калориметров
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ГАЗОВЫЕ КАЛОРИМЕТРЫ,
НАПОЛНЕННЫЕ ТЯЖЁЛЫМ ФРЕОНОМ С3Р8
2.1 Введение
2.2 Прототип электромагнитного газового калориметра
2.2.1 Устройство прототипа газового электромагнитного газового калориметра
2.2.2 Газовая система
2.2.3 Измерительная электроника, высоковольтная и калибровочная системы
2.2.4 Структура с толщиной абсорбера Змм и расстоянием между ячейками 0.5мм. Измерения и результаты
2.2.5 Структура с толщиной абсорбера Змм и расстоянием между ячейками 5мм. Измерения и результаты
2.2.6 Структура с толщиной абсорбера 1.5мм и расстоянием между ячейками 5мм. Измерения и результаты
ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ГАЗОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ,
НАПОЛНЕННЫХ ФРЕОНОМ С3Р8
3.1 Введение
3.2 Вероятность выживания электрона при дрейфе в электроотрицательном газе
3.3 Коэффициент газового усиления в цилиндрическом счётчике от точечной и протяжённой ионизации
3.4 Вольтамперная характеристика (в.а.х) цилиндрической ионизационной камеры
3.5 Работа цилиндрического счётчика, наполненного С3Р8 в режиме лавинного усиления
3.6 Способ контроля чистоты СзБз

ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
ЛИВНЕЙ В ГАЗОВЫХ КАЛОРИМЕТРАХ
4.1 Введение
4.2 Процедура параметризации и структура калориметра
4.3 Измерение координат электронов
4.4 Энергетическое разрешение калориметра. Результаты моделирования. Сравнение с экспериментом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ

Электромагнитные калориметры занимают особое место в ряду детекторов элементарных частиц. Это связано с тем, что многие частицы, исследования которых в настоящее время представляют значительный интерес, распадаются с испусканием электронов, позитронов и "/-квантов (например,
J/|/—>е+е", W~ —>e~v, Z—> eV, H->77,T-»eV).
Настоящая работа посвящена разработке и исследованию газовых электромагнитных ионизационных калориметров. Подобные калориметры имеют хорошее энергетическое разрешение, высокую однородность отклика по площади, позволяют проводить электронную калибровку каналов, обладают высокой долговременной стабильностью при эксплуатации и сравнительно дёшевы. Существенное достоинство таких калориметров -большая радиационная стойкость, что особенно важно в современных экспериментах с фиксированной мишенью, использующих пучки с интенсивностью до 109 част./с., либо в коллайдерных экспериментах, например, LEIC, где проектная светимость составляет 1034 см~2с"'. Применение газовых ионизационных калориметров до последнего времени сдерживалось необходимостью использования газа под давлением свыше 20 атм. для получения приемлемых энергетического разрешения и отношения сигнал-шум, что вызывало удорожание детектора, а также значительное усложнение эксплуатации. Важным шагом в разработке таких калориметров было впервые предложенное нами решение использовать тяжёлый фреон C3FS в качестве активной среды. Это позволило снизить рабочее давление до нескольких атмосфер.
Целью диссертации являлось создание электромагнитного ионизационного калориметра, наполненного газом C3FS, и исследование его характеристик в диапазоне энергий от 10 до 40 ГэВ.
Научная новизна диссертации : впервые получены характеристики электромагнитного ионизационного калориметра, наполненного тяжёлым

ЗммРЬ 1.5ммРЬ
л, іо V
Рис. 16 Спектр шума с калориметра абсорбер толщиной Змм и 1.5мм свинца соответственно для 1, 9 и 36 башен
2.2.4 Структура с толщиной абсорбера Змм и расстоянием между ячейками
0.5мм. Измерения и результаты.
Было проведено систематическое изучение свойств калориметра в зависимости от энергии электрона, давления газа и высокого напряжения.
Для определения энергии падающей частицы использовалась сумма сигналов с 9 башен калориметра. На рис. 17 показан типичный амплитудный спектр с калориметра, фитированный кривой Гаусса. По оси абцисс отложена амплитуда сигнала с калориметра в количестве электронов, образованных ливнем в калориметре. Данные величины получены с использовнием результатов калибровки калориметра с помощью электронной калибровочной системы. Параметры кривой Г аусса - средняя величина А и