Мюонная система

Rus Up Kedr

Основная цель мюонной системы -- это надежное выделение мюонов, образованных в e+e- аннигиляции, на фоне значительного количества адронов. Высокая эффективность идентификации событий с одним и двумя мюонами требуется для изучения полулептонных распадов B, D и F-мезонов, для определения образования пси-мезонов и тау+тау- -событий.

Мюонная система детектора КЕДР имеет толщину адронного поглотителя 6-7 ядерных длин. После каждого слоя поглотителя имеется слой стримерных трубок. Cистема содержит цилиндрическую часть из 8 октантов, покрывающих угол 0.68 от 4пи стерадиан (47o <тета < 133o, угол определяется от середины 2-го слоя).

Полное количество вещества поглотителя определяется величиной желаемого коэффициента подавления адронного фона для жестких мюонов. Пионы и каоны способны имитировать мюонные события как за счет вероятности пройти через вещество без ядерного взаимодействия, так и за счет распада в мюон и нейтрино. Последнее возможно, если угол между направлением мюона и адрона так мал, что точность измерения координаты не позволяет выделить излом в треке, а измеренный импульс не противоречит области, в которой лежат пробеги мюонов.

При идентификации мюонов пионы создают фон больший, чем каоны, так как в многоадронном распаде число заряженных каонов в несколько раз меньше, чем пионов. Более того, каоны, прошедшие без взаимодействия, имеют заметно более короткий ионизационный пробег по сравнению с мюонами при том же импульсе (32-34 см железа). С этой точки зрения, если железо разделено на слои, толщина которых меньше 25 см (с учетом углов падения), каон не в состоянии имитировать мюон при учете длины свободного пробега.

Вероятность имитации мюона распавшимся пионом определяется величиной пробега в веществе низкой плотности, т.е. радиусом системы идентификации (60 см для КЕДРА), а также возможностью определения распадной вершины на траектории. Для пионов вероятность пройти через вещество без взаимодействия уменьшается с возрастанием полной толщины поглотителя. Для выбранной толщины эта вероятность ниже, чем вероятность имитации мюона за счет распада пиона.

Полностью поглотитель могут пересекать мюоны, энергия которых выше порога (E=1.7-2.1 ГэВ), определяемого ионизационными потерями. Для подавления фона адронов в случае идентификации мюонов, энергия которых меньше порога, необходимы промежуточные чувствительные слои. Это даст возможность оценивать энергию частиц и разделять их по пробегу.

Первый чувствительный слой дает возможность получить информацию о нейтральных адронах (К и нейтронах).

В выбранном варианте октанты из железа разделены на 4 слоя толщиной 23, 23, 23 и 20 см. Чувствительные слои, состоящие из стримерных трубок, расположены после каждого поглотителя. Стримерные трубки собраны в модули. Полное число трубок в трех слоях равно 2288, полное число каналов - 544, полный чувствительный объем 12 м3.

Трубочки из нержавеющей стали имеют диаметр 40 мм, толщину стенок 0.3 мм и длину 4.5 м. Анодные проволочки сделаны из позолоченного молибдена диаметром 0.1 мм. На концах такая трубочка закрыта пластмассовыми пробками, на оси которых помещены латунные пины для фиксации анодной проволочки.

Продув осуществляется через специальные отверстия в пробках. Используя газовую смесь Ar-CO2 -n-pentane (2:1:1) при нормальном давлении, были получены следующие характеристики стримерного сигнала: время нарастания около 5 нс, полная ширина 80 нс, средняя амплитуда импульса 1 мА, FWHM амплитудного спектра 80%.

Один канал электроники используется для определения продольной координаты в 4 трубках, соединенных последовательно. Канал электроники включает два дискриминатора, модуль растяжения времени и TDC прямого счета. Связка из трубок является линией, вдоль которой распространяется сигнал. Дискриминаторы расположены прямо на концах связки и соединены с модулем растяжения времени витой кабельной парой. Растяжители времени также соединены с TDC витой кабельной парой длиной 20 м. Калибровочные сигналы от генератора могут быть приложены к концам цепочки и местам соединения трубок. Таким образом можно производить непрерывное мониторирование состояния электроники.

Пространственное разрешение в направлении, перпендикулярном к трубочкам, определяется их размером и положением в слоях и составляет 40 mm. Разрешение по продольной координате было измерено при помощи набора из 6 торцевых модулей, регистрирующих частицы космических лучей. Усредненное по всем каналам разрешение получено равным 33 мм. Усредненное по всем каналам разрешение для двух центральных трубок связки (состоящей из 4-х трубок) составляет 23 мм (HV 4000 V). Относительное разрешение с учетом полной длины связки 16.5 м равно 0.2 % и 0.15 %, соответственно.

Последнее изменение 20-06-2001