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

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

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 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

8 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

9 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

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

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

12 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.

13 Спасибо за внимание!

14 Координатное разрешение

15 Импульсное разрешение полная ошибка пространственное разрешение многократное рассеяние

16 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

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