Трековый детектор заряженных частиц с использованием переходного излучения

• Автор: Фурлетов, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с.

Оглавление
Введение
1 Обзор
1.1 Идентификация частиц в современных экспериментах
1.2 Идентификаторы на основе детектирования рентгеновского переходного излучения (РПИ)
1.3 Трековые детекторы на основе проволочных камер
2 Разработка комбинированного детектора для идентификации электронов и восртаноррения треков частиц
2.1 Основные мотивы созДдМіяТрмбиііироваїїного детектора
2.2 Моделирование координатных измерений с использованием времени дрейфа
3 Описание экспериментальной установки для тестирования прототипа детектора на ускорителе
3.1 ТЇШ/Т прототип
3.2 Другие детекторы
3.3 Система сбора данных ТИБ/Т
3.4 Мониторированпе и калибровка ТІШ/Т прототипа
3.5 Отбор событий
4 Проверка работы детектора как трекера
4.1 Общая юстировка установки
4.2 Реконструкция трека
4.2.1 Восстановление трека по сработавшим трубкам
4.2.2 Восстановление треков с использованием информации о времени дрейфа

4.2.3 Юстировка анодных проволочек и каналов измерения времени дрейфа
4.2.4 Восстановление трека в магнитном поле
5 Проверка работы детектора как идентификатора частиц
5.1 Идентификация электронов и режекция адронов
5.2 Режекция пионов в магнитном поле
5.3 Т1Ш/Т в условиях большой множественности
5.4 Режекция пионов с использованием двух порогов
Заключение
Приложение
А Из теории переходного излучения
Литература
Список иллюстраций
Список таблиц

Введение
Увеличение энергии ускорителей за последние 10-15 лет позволило изучать процессы, где в конечном состоянии образуется очень большое количество частиц (кварковые, глюонные струи, каскадные распады частиц, содержащих тяжелые кварки и др.). Необходимость детального изучения этих явлений и в особенности поиск редких процессов, идущих с малыми сечениями, требуют развития новой экспериментальной техники в области энергий вторичных частиц ~ 100 ГэВ. Здесь наряду с проблемами измерения пространственных характеристик частниц (координаты, углы и др.) и измерения энергии частиц необходимо совершенствование методов идентификации частиц в новой области энергий.
Существующие методы идентификации ( измерение времени пролета, черенковские счетчики, логарифмический рост ионизационных потерь) трудно или даже невозможно применять в области лоренц-факторов частиц 103 — 105.
Настоящая диссертация посвящена изучению возможности применения идентификатора электронов на основе детектора переходного излучения для измерения пространственных координат частиц, экспериментальной проверке и внедрению в эксперимент.
Работа проводилась применительно к эксперименту ATLAS на ускорителе LHC. В этом эксперименте для идентификации электронов совместно с электромагнитным калориметром будет использоваться детектор переходного излучения, в котором для регистрации квантов переходного излучения используются цилиндрические пропорциональные камеры,

около 30 м. При этом база для измерения отклонения заряженных частиц в магнитном поле достаточно мала. Учитывая, что следствием более высокой энергии столкновения являются большие множественности вторичных частиц, становится ясно, что для надежной регистрации и измерения сложных событий в компактной установке необходимы высокоточные трековые детекторы, способные эффективно разделять близкие частицы и измерять их импульсы.
Детектор ATLAS состоит из следующих основных частей:
• внутреннего детектора, который находится внутри сверхпроводящего магнита с полем 2 Т. В его задачу входит поиск треков, измерение импульсов частиц, определение точки взаимодействия, а также идентификация электронов. Он занимает об’ем цилиндра длиной 6.35 м и радиусом 1.15 м и состоит из детекторов различных типов.
• калориметра, который расположен вохфуг внутреннего детектора и состоит из 2-х частей: жидко-аргонового электромагнитного калориметра (внешний радиус 2.25 м) и адронного калориметра с внешним радиусом 4.25 м.
• мюонного спектрометра, который окружает калориметр и имеет внешний радиус около 11м.
Одной из наиболее сложных задач для будущих экспериментов на ускорителе LHC в CERNe, является реконструкция треков и идентификация частиц, до того как большинство из них будет поглощено в калориметре. Эту задачу необходимо решать в условиях высокой плотности частиц в детекторе, высокой частоте столкновений и больших доз радиации, накапливаемых детектором.
Поскольку одним из наиболее переспективных способов фиксации распадов новых тяжелых частиц является поиск их лептонных распадов, то идентификация лептонов становится особенно важной задачей. В отли-