Торцевой калориметр детектора КМД-2 на основе кристаллов ортогерманата висмута

• Автор: Григорьев, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 158 с.

Оглавление

1 Введение
2 Накопитель ВЭПП-2М и детектор КМД
2.1 Накопитель ВЭПП-2М
2.2 Детектор КМД
2.2.1 Дрейфовая камера
2.2.2 7-камера
2.2.3 Цилиндрический калориметр
2.2.4 Пробежная система
2.2.5 Система сбора данных
2.2.6 Программа реконструкции событий
3 Торцевой калориметр
3.1 Общее описание торцевого калориметра
3.2 Кристаллы
3.2.1 Технология выращивания кристаллов ВСО
3.2.2 Радиационная стойкость
3.2.3 Процедура проверки кристаллов
3.3 Вакуумные фототриоды
3.3.1 Технология производства фототриодов
3.3.2 Выбор величин потенциалов фотокатода и динода
3.3.3 Подготовка фототриодов
3.3.4 Процедура проверки фототриодов
3.3.5 Влияние магнитного поля на параметры фототриодов
3.4 Электроника торцевого калориметра
3.4.1 Зарядочувствительные предусилители
3.4.2 Формирующие усилители
3.4.3 Блок амплитудных дискриминаторов и сумматора
3.4.4 Блок геометрии
3.4.5 Блок финального решения

3.4.6 Высоковольтное и низковольтное питание электроники калориметра
3.5 Конструкция и сборка линейки кристаллов
3.6 Конструкция торцевого калориметра в целом
4 Калибровка торцевого калориметра
4.1 Калибровка пьедесталов амплитудно-цифровых преобразователей
4.2 Калибровка интегрального коэффициента преобразования электронного тракта
4.3 Калибровка калориметра по космическим частицам
5 Обработка информации с торцевого калориметра
5.1 Программа обработки информации с торцевого калориметра
5.1.1 Алгоритм обработки информации
5.1.2 Эффективность алгоритма обработки информации
5.1.3 Структура программы обработки информации
5.1.4 Измерение координат электромагнитного ливня
5.2 Энергетическое и координатное разрешение
5.2.1 Отбор событий
5.2.2 Координатное разрешение
5.2.3 Энергетическое разрешение
5.3 Калибровка по записанным на магнитные ленты событиям прохождения космических мюонов через торцевой калориметр
6 Заключение
Список литературы

Глава
Введение
Криогенный Магнитный Детектор КМД-2 предназначен для работы на встречных электрон-позитронных пучках на накопителе ВЭПП-2М в диапазоне энергий 3404-1400 МэВ в системе центра масс [1,2]. Основными физическими задачами детектора являются изучение физики легких векторных мезонов и измерение сечения е+е“-аннигиляции в адроны, в том числе вклада адронной поляризации вакуума в аномальный магнитный момент мюона. Последняя задача особенно важна в связи с проводящемся экспериментом по точному измерению аномального магнитного момента мюона Е821 (БНЛ, США) [3].
Данная область энергий изучается на встречных пучках довольно давно. Первые работы были выполнены на накопителях АСО (Орсэ, Франция) [4-6] и ВЭПП-2 (Новосибирск) [7,8] в конце 1960-х годов. В дальнейшем исследования проводились с детекторами МЗК1 [9] и ОМ1 [10] на накопителе АСО и с детекторами ОЛЯ [11,12], КМД [13,14] и НД [15] на накопителе ВЭПП-2М. Типичные параметры этих детекторов являются телесный угол регистрации частиц примерно 0.6 х 4л, гранулярность калориметра около 100, число регистрирующих слоев координатной системы меньше 10. В настоящее время на модернизированном накопителе ВЭПП-2М работают детекторы с телесным углом регистрации близким к 4л; КМД-2 и Сферический Нейтральный Детектор СНД [16]. Калориметры этих детекторов содержат более 1500 кристаллов, а число регистрирующих слоев координатной системы около 20. Улучшение параметров детекторов в совокупности с увеличением светимости накопителя позволило выйти на новый уровень точности проводимых экспериментов.
Детектор КМД-2 является первым универсальным магнитным детектором с близким к 4тг телесным углом регистрации частиц, работающим в диапазоне энергий 3404-1400 МэВ. Он представляет собой магнитный спектрометр, окруженный электромагнитным калориметром. Электромагнитный калориметр состоит из цилиндрического калориметра на основе кристаллов Св1 и торцевого калориметра на основе кристаллов ВвО. Такая конструкция детектора обеспечивает как измерение импульсов и углов заряженных частиц, так регистрацию фотонов, измерение

дов, Бриджмана и традиционного Чохральского.
3.2.2 Радиационная стойкость.
Так как кристаллы торцевого калориметра должны находиться в непосредственной близости от пучков, большое внимание было уделено радиационной стойкости кристаллов ВСО. В 1985-1986 годах было проведено сравнительное изучение радиационной стойкости кристаллов ВСО, Ка1(Т1) и Ся1(Т1) при дозах до 2 крад [84]. Облучение производилось гамма-квантами от источника 60Со и тормозного излучения электронного пучка промышленного ускорителя типа ЭЛВ-6. Радиационная стойкость кристаллов ВСО оказалась несколько меньшей. Однако облучался один из самых первых выращенных кристаллов ВСО, который имел ярко желтый цвет. Так как радиационная стойкость определяется количеством примесей в кристалле, то совершенствование технологии должно было привести к улучшению радиационной стойкости кристаллов. Что и произошло в дальнейшем.
Торцевой калориметр детектора КМД-2 был первым калориметром, который планировалось установить в непосредственной близости от пучков накопителя ВЭПП-2М. Поэтому фоновые условия были плохо известны. В 1987 году перед остановкой накопителя на модернизацию были измерены фоновые условия в месте будущего расположения калориметра. Измерения производились с кристаллом реального размера. Спектры фоновой загрузки нормировались на измеренный спектр тормозного излучения из прямолинейного промежутка. Целью измерений были определение скорости счета для выработки требований на быстродействие электронного тракта и оценка ожидаемых доз радиации. Результаты измерений показали, что радиационная стойкость даже первых кристаллов достаточна для их использования в торцевом калориметре.
Восемь кристаллов ВвО, изготовленных для торцевого калориметра, использовались с 1991 года в мониторах светимости накопителя ВЭГ1П-2М [85]. Данные мониторы регистрируют гамма-кванты тормозного излучения под малыми углами. Изменения световыхода кристаллов в течении года облучения не превысили 10%. При этом полученная ими доза превосходит во много раз ожидаемую дозу для ближних к пучку кристаллов за все время проведения экспериментов на детекторе