Дрейфовая камера детектора КМД-3 Анастасия Каравдина Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН

КМД-3 СНД ВЭПП E max = 2 ГэВ L(1.4 ГэВ) = см -2 с -1 L(2 ГэВ) =10 32 см -2 с -1 Прецизионные измерения адронных сечений Изучение возбужденных состояний легких векторных мезонов,,, … Сравнение сечения (I=1) со спектральной функцией распадов (для проверки гипотезы сохранения векторного тока) Измерение электромагнитных нуклонных форм-факторов и поиск резонансов

КМД-3 1. Вакуумная камера 2. Соленоиды ВЭПП Калориметр BGO 4. Дрейфовая камера 1. Ярмо магнита 2. Соленоиды ВЭПП Калориметр BGO 4. Дрейфовая камера 5. Калориметр CsI 6. Время-пролетные счетчики 7. LXe калориметр 8. Z-камера 9. Сверхпроводящий соленоид 10. Мюонная система

Характеристики ДК Линии дрейфа в магнитном поле 1218 шестиугольных ячеек Сторона 9 мм Магнитное поле 1.35 Т потенциал 2000 В максимальное время дрейфа 600 нс Проектные разрешения: в R- (время дрейфа) мкм в R-z (деление заряда) 2 3 мм 4 мрад θ 7 мрад dE/dx 0.15*dE/dx Импульсное разрешение Многотрековое событие (с шумом 10% ) Схема измерения Z-координаты методом деления заряда

Конструкция ДК сигнальные проволочки (W-Re, покрытый Au): d = 15 мкм, R = 1000 Ом/м натяжение 35 г, удлинение 1.08 мм полевые проволочки (титан, покрытый Au): d = 100 мкм натяжение 100 г, удлинение 0.6 мм Газовая смесь аргон:изобутан (80:20) Магнитное поле 1.35 T Корпус камеры – углепластик: E 2000 кг/мм 2, 1.6 г/см 3 Торцы покрыты слоем меди, толщиной 30 мкм. Внутренняя поверхность внешней обечайки покрыта слоем фольгированого стэфа общей толщиной 250 мкм (100 кВ/мм) Внутренняя обечайка обернута медной фольгой толщиной 20 мкм Элемент конструкцииТолщина, см Количество вещества, X 0 Вакуумная камера (Al) Внутренняя обечайка (углепластик) Внешняя обечайка (углепластик) Фланцы (углепластик) Газовая смесь (Ar:isoC 4 H 10 (80:20)) Проволочки * * * * *10 -4 Вся камера (для частиц вылетающих перпендикулярно оси пучков) 0.015

Плата T2Q Программное управление порогом в канале дискриминатора Формировка аргументов первичного триггера Контроль температуры и напряжений Счетчики загрузок (несинхронные) Разрешения по калибровке: Заряд е Время 0.3 нс Порог е ( 1 п.э.) Аналоговый мультиплексор на 2 24 Два 14-разрядных АЦП по 1 MSps Передача информации в буферное ОЗУ системы сбора данных синхронно с аналогово-цифровой конверсией Мощность 5 Вт Температурный дрейф: Цена амплитудного канала 0.04%/ 0 C Цена временного канала 0.01%/ 0 C 1 мкм/ 0 C Временной пьедестал 1.2 мкм / 0 C Дифф. нелинейность 0.15 нс ( 8 мкм) Взаимные наводки в амплитудных каналах менее 0.1% Время интегрирования до 800 нс Цена канала измерения заряда e Цена канала измерения времени 140 пс Преобразование зарядов и времени в напряжение Время преобразования не более 50 мкс Плата обслуживает 16 ячеек камеры

Реконструкция треков Цепочка реконструкции Поиск начальной точки (для нецентральных треков) Гистограммирование (отдельно в (k-φ) и (z-θ)) Добавление хитов Трек Кандидат в трек Сырые данные Электронные калибровки Хиты Поиск трека Аппроксимация трека Минимизация невязок по времени и Z-координате: 1/k y xz r Параметры трека

Реконструкция треков Треки космических частиц в экспериментах без магнитного поля Скорость восстановления треков: 550 Гц x, cm y, cm r, cm z, cm x, cm y, cm z, cm r, cm

Offline Калибровки Калибровка изохрон Калибровка Z-координаты По восстановленным трекам находится поправка к начальному приближению: Минимизируется невязка между измеренной z-координатой в ячейке и z-координатой трека. Параметры калибровки: положение концов проволочек, пьедесталы, коэф. усиления и входные сопротивления. до калибровки после калибровки до калибровки после калибровки до калибровки после калибровки

Offline Калибровки Калибровка dE/dX Зависимость амплитуды от полярного угла Аппроксимирующая функция:

Эффективность в ячейке Измерялась эффективность срабатывания сигнальных проволочек в зависимости от места прохождения частицы и от рабочего напряжения

Результаты С учетом специфики экспериментов на ВЭПП-2000 разработана и изготовлена дрейфовая камера детектора КМД-3. Разработана и реализована процедура калибровки оцифровывающей электроники камеры. Написано программное обеспечение и проведены испытания всего тракта системы сбора данных с дрейфовой камеры. В заходах с космическими частицами, получены разрешения 100 мкм в поперечной плоскости и 2.5 мм вдоль проволочек, что соответствует проектным параметрам. Камера установлена в детектор в зале ВЭПП-2000.

Спасибо за внимание!

Координатное разрешение

Импульсное разрешение полная ошибка пространственное разрешение многократное рассеяние

Реконструкция вершины Цепочка реконструкции Треки Поиск вершины Начальное приближение Аппроксимация вершины Добавление треков Вершина Скорость восстановления вершины: 950 Гц (моделирование ) Δr до каждого из треков < 5 мм Минимизация расстояния до каждого трека с учетом ошибок параметров треков

Реконструкция вершины Моделирование и получены при аппроксимации трека положение вершины, импульс в вершине s=1.02 ГэВ