uzluga.ru
добавить свой файл
1


Передний электромагнитный калориметр детектора ПАНДА в проекте FAIR в Дармштадте

  • П.А. Семенов ИФВЭ, Протвино

  • Семинар ИЦФР 14 декабря 2009


  • Электромагнитные калориметры детектора ПАНДА

  • ЭМК переднего спектрометра

    • требования на параметры ЭМК
    • принцип работы ЭМК типа “шашлык”
    • результаты исследования энергетического и координатного разрешения прототипа ЭМК на пучке в ИФВЭ


Электромагнитные калориметры



EMC переднего спектрометра

  • 7 метров от точки взаимодействия

  • Площадь ~4 м2

  • Находится вне сильных магнитных полей (предполагается использовать ФЭУ)

  • Диапазон энергий 10 МэВ – 15 ГэВ

  • Калориметр сэмплингового типа с тонкой сегментацией и светосбором при помощи спектросмещающих волокон, проходящих через отверстия в слоях свинца и сцинтиллятора (шашлык)



Сравнение спектра фотонов для ЭМК ПАНДА



Фотоны в переднем ЭМК, пучок 6.27 GeV/c





Структура супермодуля калориметра типа шашлык



Расположение оптоволокна и фотодетектора



Общий вид переднего ЭМК ПАНДА (этап сборки)



Прототип переднего ЭМК ПАНДА



Модули “шашлык” на этапе сборки в ИФВЭ



Параметры прототипа большого модуля

  • 9 модулей собраны в матрицу 3х3

  • 380 слоёв пластин 0.3-мм свинца 1.5-мм сцинтиллятора, общая длина 680 мм

  • Поперечные размеры ячейки 110x110 мм2

  • Радиус Мольера: RM=59 мм

  • Радиационная длина: X0=34 мм

  • Количество рад.длин: 20X0

  • Сбор света: 144 (1212) волокон BCF-91A (1.2 мм)

  • Фотодетектор ФЭУ Hamamtsu R5800



Схема установки на тестовом пучке

  • Пучковый спектрометр из 4 дрейфовых камер и магнита для точного измерения импульса пучковой частицы

  • Прототип калориметра на двигающейся подставке

  • Пучок с импульсом 1-19 ГэВ/c, ~70% электронов



Прототип калориметра на тестовом пучке



Спектр MIP



Зависимость энергетического разрешения от энергии



Параметры энергетического разрешения

      • σE /E = a/E  b/√E  c [%], E в ГэВ
      • Параметры для эксп.: MC:
      • a = 3.5 ± 0.3 a = 0.0
      • b = 2.8 ± 0.2 b = 3.0 ± 0.3
      • c = 1.3 ± 0.04 c = 1.1 ± 0.7
      • Хорошее согласие эксперимента и MC без учета шумового члена.
      • Хорошее согласие с предыдущими измерениями калориметра с аналогичным тонким сэмплингом при низких энергиях (2.9%/ E при 220-370 МэВ: Test beam study of the KOPIO shashlyk calorimeter prototype, G.Atoian, S.Dhawan,V.Issakov et al. CALOR-2004 Proceedings )


Измеренная S-кривая при 19 GeV/c



Зависимость координатного разрешения (в центре) от энергии



Параметры координатного разрешения

  • σx = a/√E  b [mm], E в ГэВ

  • Параметры для эксп. : MC :

      • a = 17.6 ± 0.9 a = 14.2 ± 0.6
      • b = 4.6 ± 0.9 b = 5.5 ± 0.9
      • Параметры для разрешения в центре модуля.
      • Разрешение на краях в 3 раза выше


Регистрация π° прототипом ЭМК

  • Прототип переднего ЭМК из 64 ячеек 55х55мм2

  • Мишень (Al 20 мм) на расстоянии 1.5 м и 3 м перед прототипом



Измерения разрешения (55х55 мм2)



Реконструкция нейтральных пионов ( 1.5 м )



  • Backup slides





MC shashlyk parameters

  • Shashlyk module geometry including holes

  • Tile att. length 70 cm

  • Fiber att length 400 cm

  • Reflection from tile edges diffusive

  • Tot. internal reflection 0.97

  • Tile light output 100 eV/photon

  • Reemission probability in fiber 0.1

  • Refraction in tiles and fibers 1.59



Shashlyk module internal structure



Состав пучка, канал 2Б У-70, 10 ГеВ/с



S-curve MC (0.5 – 10 GeV)