Разработка аэрогелевых черенковских счетчиков для e + e--коллайдеров

• Автор: Кравченко, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление
1. Введение
2. Пороговые черенковские счетчики в экспериментах на встречных е“е+-пучках (обзор)
2.1. Применение пороговых черенковских счетчиков в экспериментах на встречных е_е+-пучках
2.2. Основные требования к пороговым счетчикам
2.3. Разработка аэрогелевых черенковских счетчиков
3. Аэрогель
3.1. Технология производства аэрогеля
3.2. Атомные и ядерные константы аэрогеля
3.3. Измерение коэффициента преломления аэрогеля и вариации коэффициента преломления внутри блока
3.4. Измерение длины рассеяния света в аэрогеле
3.5. Измерение длины поглощения света в аэрогеле
3.6. Сравнение оптических свойств аэрогеля, произведенного в Новосибирске и в КЕК (Япония)
4. Фотонные детекторы
4.1. Сеточные ФЭУ Hamamatsu
4.2. ФЭУ с микроканальной пластиной
4.3. Проект управляемого фотонного детектора
4.3.1. Принцип работы детектора
4.3.2. Моделирование детектора
4.3.3. Измерение выхода фотоэлектронов в газе
5. Отражающее покрытие

6. Разработка аэрогелевых счетчиков для детектора ВаВаг
6.1. Детектор ВаВаг, требования к системе идентификации
6.2. Четырехслойный вариант
6.2.1. Принцип компоновки системы счетчиков
6.2.2. Прототипы счетчиков
6.2.3. Проверка прототипов счетчиков на пучке в ЦЕРНе
6.2.4. Экспериментальные результаты
6.2.5. Моделирование светосбора в счетчиках
6.2.6. Моделирование 5-электронов
6.2.7. Исследование допороговой эффективности
6.2.8. Возможность разделения частиц
7. Разработка аэрогелевых счетчиков для детектора КЕДР
7.1. Детектор КЕДР
7.2. Показатель преломления аэрогелевых черенковских счетчиков
7.3. Аэрогелевый счетчик с переизлучателем спектра (АШИФ), проверка метода
7.4. АШИФ на основе переизлучателя ВВС)
7.5. Проект системы АЧС для детектора КЕДР
7.6. Проверка торцевых счетчиков
8. Заключение
Литература

1. Введение
В современных экспериментах важное значение имеет идентификация адронов, в частности, разделение тг- и К - мезонов в широком интервале импульсов. При импульсах частиц ниже 700 МэВ/с разделение л/К производится в дрейфовых камерах. Специализированные сцинтилляционные времяпролетные счетчики могут разделять 7г/К до импульса 1 ООО МэВ/с.
Для работы при импульсах выше 1000 МэВ/с используются черенков-ские счетчики различного вида. Наиболее простым типом черенковских счетчиков являются пороговые счетчики. Для идентификации адронов в области 1000 МэВ/с и выше с помощью пороговых счетчиков требуется среда с показателем преломления 1.05 - 1.02. Для получения таких показателей преломления можно использовать газы под давлением в десятки атмосфер, но это связано с большими техническими трудностями. Это также требует большого количества материала перед калориметром, что ухудшит эффективность регистрации у-квантов. Другая возможность -это использование аэрогеля диоксида кремния в качестве радиатора излучения.
В пороговых счетчиках используются аэрогели с показателем преломления от 1.05 до 1.008. Достоинством аэрогелевых счетчиков являются простота конструкции и малое количество материала. Недостатком аэрогелевых счетчиков, по сравнению с газовыми, является наличие сильного рассеяния и поглощения света внутри аэрогеля. Это понижает эффективность сбора черенковского света на фотоприемники. В этой ситуации особенно актуальным становится прогресс по трем направлениям:
1) увеличение длины рассеяния и длины поглощения света в аэрогеле,
2) разработка оптимальных методов регистрации черенковского излучения,

управляющие проволочки расположены на расстоянии 3 мм от центра детектора. Фотокатод расположен на внутренней поверхности стеклянной трубки с диаметром 19 мм. В моделировании фотокатод описан набором проволочек диаметром ЮОмкм, расположенных на соответствующем диаметре. В моделировании источником первичных электронов является трек вблизи фотокатодной плоскости. Давление газа - 1 атмосфера, магнитное поле - 1.5 Т.
В моделировании было проверено, при каких напряжениях на анодной проволочке и на управляющих проволочках выполняются следующие условия:
1) коэффициент газового усиления > 105,
2) время дрейфа от фотокатод до управляющих проволочек >250 не,
3) 100% прохождение фотоэлектронов через управляющую структуру.
Полученные результаты представлены в таблице 2 для наполнения детектора метаном и изобутаном.
Таблица 2. Основные параметры УФД, наполненного метаном или изобутаном.
метан изобутан
Время дрейфа Напряжение на аноде Напряжение на ’воротах’ Напряжение на фотокатоде Поле на фотокатоде Коэффициент усиления 300 не +3000 В ±220 В -550 В 500 В/см 4-Ю5 250 не +3700 В ±270 В -600 В 610 В/см
Типичная картина линий дрейфа электронов в УФД, наполненном метаном при давлении 1 атмосфера, показана на рисунке 12 (проход открыт) и на рисунке 13 (проход закрыт), магнитное поле 1.5 Т.