Энергетическое разрешение электромагнитного калориметра на основе жидкого криптона

• Автор: Пелеганчук, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 110 с.

Содержание
Введение
1 Эффекты, определяющие энергетическое разрешение калориметра
§1.1 Утечки энергии
§1.2 ЗатрН-флуктуации
§1.3 Вещество перед калориметром
§1.4 Шумы электроники, радиоактивность и геометрический эффект
§1.4.1 Формирование сигнала
§1.4.2 Шумы электроники
§1.4.3 Радиоактивность
§1.4.4 Геометрический эффект
§1.4.5 Оптимизация времени формирования фильтра
§1.5 Величина зазора ионизационной камеры
§1.6 Другие эффекты
§1.7 Выводы
2 Жидкокриптоновый калориметр детектора КЕДР
§2.1 Конструкция калориметра
§2.2 Электроника калориметра
§2.3 Ожидаемое энергетическое разрешение калориметра
3 Эксперименты с прототипом жидкокриптонового калориметра

§3.1 Конструкция прототипа калориметра
§3.2 Электроника
§3.2.1 Калибровка электроники
§3.3 Шумы
§3.4 Ожидаемое энергетическое разрешение
§3.5 Установка РОКК-1М
§3.6 Измерение энергетического разрешения
§3.7 Стабильность отклика
§3.8 Выводы
4 Возможности улучшения энергетического разрешения
§4.1 Метод многократных измерений сигнала
§4.1.1 Автокорреляционные функции шума и радиоактивности
§4.1.2 Результаты расчетов
Заключение
Библиография

Введение
Развитие экспериментальной физики частиц идет по двум основным направлениям: первое связано с продвижением в область все больших изучаемых энергий, второе основывается на высокоточных экспериментах в уже пройденных энергетических областях. Наиболее яркие успехи физики частиц связаны с достижениями на первом направлении. В качестве примеров можно привести открытие W и Z бозонов в CERN [1] и недавнее открытие t-кварка в Fermilab [2]. В настоящее время физика сверхвысоких энергий вплотную подошла к возможности обнаружения ключевой для Стандартной Модели частицы — Хигсовского бозона. Возможно с началом работы ускорителей нового поколения также появятся экспериментальные данные о новых явлениях, выходящих за рамки Стандартной Модели, которые определят дальнейшее развитие физики частиц.
Однако, не следует думать, что эксперименты на относительно низких энергиях играют второстепенную роль, ограничиваются лишь уточнением пройденного. Ряд результатов, полученных на этом направлении, сыграл большую роль в придании физике частиц ее современного облика. Первым из таких результатов можно считать измерение аномального магнитного момента электрона (g-2), показавшее, что квантовые поправки дают конечный вклад в наблюдаемые физические величины. После создания метода перенормировок величина аномального магнитного момента послужила его первым количественным тестом.
Следующим можно отметить наблюдение несохранения четности в слабых распадах ядер (опыт Ву). Этот эксперимент стал первым бесспорным доказательством

Вклад геометрического эффекта в энергетическое разрешение калориметра пропорционален jfE.
§1.4.5 Оптимизация времени формирования фильтра
Поскольку энергетический эквивалент шумов электроники уменьшается с увеличением времени формирования фильтра, а эквивалент радиоактивности и геометрического эффекта растет, то, очевидно, существует минимум их суммарного вклада. Величина и положение этого минимума зависят от типа фильтра и от времени жизни электронов. Интересно заметить, что оптимальное время жизни не бесконечно, т.е. некоторый уровень электроотрицательных примесей улучшает энергетическое разрешение.
Количественный вклад обсуждаемых эффектов рассмотрим для электроники, разработанной для проекта жидкокриптонового калориметра детектора КЕДР, о котором будет подробнее рассказано ниже. В качестве предусилителя для калориметра предполагается использовать предусилитель на полевом транзисторе SNJ1800D [17,19]. Эквивалентный шумовой заряд (Qw) которого, измеренный для RC-CR фильтра с постоянной времени 3 мкс, в единицах заряда электрона, хорошо аппроксимируется зависимостью [28]: Qn — 1-4 (С(пФ) + 550).
Пересчет Qn для других значений времени формирования и типов фильтра проводился методом, изложенным выше. Остальные необходимые исходные данные приведены в таблице 1.5.
На рис. 1.15-1.17 показаны зависимости шумов, радиоактивности и геометрического эффекта от времени формирования для трех типов фильтра (RC-CR, 2RC-CR и RC-2CR) и двух времен жизни электронов (1 мкс и оо) при энергии регистрируемого фотона 100 МэВ. При этом считалось, что для измерения поглощенной энергии фотона необходимо, в среднем, суммировать амплитуды 9 каналов.