Дрейфовая камера

English Up Kedr

Содержание

Конструкция дрейфовой камеры

Дрейфовая камера детектора КЕДР (рис.1) имеет цилиндрическую форму, ее длина равна 1100 мм, внутренний радиус - 125 мм, внешний радиус - 535 мм. В дрейфовой камере детектора используется ячейка, впервые примененная в дрейфовой камере детектора SLD, с некоторыми изменениями.

Ячейка (рис.2) содержит восемь анодных проволочек, шесть из которых - чувствительные. Радиальное расстояние между анодными проволочками равно 4.5мм. Справа и слева от плоскости с анодными проволочками на расстоянии +-3.5 мм расположены два ряда фокусирующих проволочек. Распределение потенциалов на полевых проволочках создает однородное поле в дрейфовом промежутке равное 2.0кВ/см. Полевые проволочки расположены с шагом около 4.5мм.

Плоскости с анодными, фокусирующими и замыкающими ячейку полевыми проволочками повернуты на угол 3o (угол Лоренца для электронов, дрейфующих в ячейке при индукции магнитного поля 1.8Тл) по отношению к радиусу, проведенному из центра камеры. Радиальный размер ячейки равен 36мм, максимальное расстояние дрейфа около 30мм.

В качестве рабочего газа был выбран чистый диметиловый эфир (ДМЭ). Использование ДМЭ в ячейках с большой длиной дрейфа, в которых координатное разрешение ограничено диффузией, позволяет получать среднее по ячейке пространственное разрешение лучше 100мкм.

Дрейфовая камера содержит семь концентрических цилиндрических суперслоев ячеек, описанных выше (рис.3). Четыре нечетных аксиальных суперслоя имеют проволочки паралельные оси цилиндра, три четные - стереосупеслоя с проволочками, наклоненными под углом +-100 мрад к оси камеры. Стереослои необходимы для измерения координаты пролета частицы вдоль оси ДК.

Камера содержит 1512 анодных проволочек и дает 42 измерения координаты и ионизационных потерь для частицы пересекающей всю камеру. Основные параметры ДК приведены в таблице.

Таблица:Параметры дрейфовой камеры.
Внутренний радиус: 125 мм
Наружный радиус: 535 мм
Длина: 1100 мм
Длина проволочек: 970 мм
Количество аксиальных суперслоев: 4
Количество стерео суперслоев: 3
Стерео угол[мрад]: +-100
Число измерений координаты: 42
Число ячеек: 252
Число анодных проволочек: 1512
Полевых и фокусирующих проволочек: 11772
Число экранных проволочек: 2748
Всего проволочек: 16032

Импульсное разрешение дрейфовой камеры

Наверх

В магнитном поле B по кривизне траектории заряженной частицы измеряется компонента импульса P, перпендикулярная магнитному полю. Для определения полного импульса частицы необходимо также измерить угол между векторами B и P

Для получения хорошего разрешения по импульсу и углу заряженных частиц при заданном размере ДК и напряженности магнитного поля (1.8 Тл), использовалось два параметра: координатное разрешение и количество вещества в ДК. Для получения проектного координатного разрешения 100мкм был использован диметиловый эфир, а для увеличения радиационной длины вещества ДК проволочки ДК были изготовлены из золоченого титана. При этом вклад в многократное рассеяние от проволок и газа практически сравнялся.

Расчетное импульсное разрешение одной ДК при напряженности магнитного поля 1.8Тл, 42 измерениях координаты с точностью 100мкм и измерительной базе 370мм равно:

(dPt/Pt)2= 0.0032+(0.0056P)2,

где P в (ГэВ/с). При расчете многократного рассеяния учитывалось вещество проволочек и рабочего газа. При получении вклада в импульсное разрешение ДК от многократного рассеяния были использованы восстановленные траектории с изломом в точке попадания частицы в проволочку. Такой метод восстановления траектории уменьшает вклад от рассеяния в 1.6 раза.

При измерении импульса по ДК и вершинному детектору измерительная база увеличивается до 450мм при 48 измерениях координаты. Импульсное разрешение в этом случае равно:

(dPt/Pt)2= 0.0032+(0.0033P)2,

P в ГэВ/с.

Телесный угол для частиц, проходящих через 3 суперслоя, составляет 87 % и уменьшается до 70 % при пересечении всех 7 суперслоев. Точность измерения полярного угла зависит от значения этого угла. Она ухудшается при угле больше 45o.

Идентификация частиц в дрейфовой камере

Наверх

Для изучения возможности разделения частиц в ДК детектора КЕДР был применен наиболее часто используемый феноменологический подход, основанный на экспериментальных данных, предложенный Валентой. Данный подход позволяет быстро и с достаточной точностью провести вычисления разделения частиц в ДК по измерению ионизационных потерь. Степень разделения частиц измеряется в единицах стандартных отклонений.

Результаты расчетов разделения частиц по измерению ионизационных потерь для ДК детектора КЕДР приведены на рис.4. При 42 измерениях ионизационных потерь разрешение составляет 10.3 %, что обеспечивает пи/K разделение до 600 МэВ/с и K/p разделение до 1200 МэВ/с на уровне 2 сигма.

Электроника и высоковольтное питание

Наверх

При проектировании электроники ДК был выбран метод параллельного съема информации, в котором к каждой анодной проволочке подключен отдельный регистрирующий канал. Электроника дрейфовой камеры может быть разделена на камерную и регистрирующую.

Электроника, расположенная непосредственно на камере, состоит из линейного усилителя, разработанного и изготовленного в ИЯФ. Полная схема камерной электроники приведена на рис.5. Предусилитель сделан на основе микросхемы К174УВ5.

Регистрирующая электроника, расположенная в пультовой, состоит из плат ТАМ, предназначенных для измерения времени дрейфа и амплитуды сигнала. Плата ТАМ позволяет производить эти измерения для четырех частиц, попавших в одну ячейку ДК. Плата ТАМ обрабатывает сигналы с шести анодных проволочек. Каждому каналу при помощи коммутатора доступны четыре временных и четыре амплитудных регистратора. Структурная схема платы ТАМ представлена на рис.6. Сигналы с анодных проволочек через предусилители попадают по линии связи на 6 дифференциальных приемников (элементы 1-6) и далее через коммутатор на временные каналы.

Для организации первичного триггера в плате ТАМ предусмотрены 4 сборки сигналов FOR (быстрое ИЛИ), которые через магистраль спецкрейта поступают в интерфейс первичного триггера (ИПТ). Сигналы FOR формируются во входных регистрах коммутатора.

Для организации вторичного триггера в плате предусмотрено считывание ДА-НЕТ-ой информации в интерфейс вторичного триггера (ИВТ). ДА-НЕТ-ная информация собирается во входных регистрах коммутатора в течении времени дрейфа электронов в ячейке ДК.

Высокое напряжение на камеру подается от двух источников -2.85Кв и -8.6 кВ, выполненных в стандарте КАМАК. Высокое напряжение от каждого источника поступает в блок распределения потенциалов (БР) рис.7, где производится разветвление напряжения по 21 независимому каналу. После БР напряжения подаются на ДК по коаксиальным кабелям длиной 30м.

Наверх

Последнее изменение 9-08-2000