Strela:Setup

From StrelaWiki
Jump to: navigation, search

установка СТРЕЛА

Экспериментальная установка СТРЕЛА предназначена для исследования зарядово-обменных процессов во взаимодействиях дейтронов с протонами. Выбор дрейфовых камер в качестве координатных детекторов спектрометра обусловлен возможностью получения высокого пространственного разрешения и более надёжного отбора двух близко проходящих треков.

Установка СТРЕЛА представляет одноплечевой спектрометр, основными элементами которого являются сцинтилляционные счётчики, дрейфовые камеры и анализирующий магнит. На рисунке приведена схема расположения дрейфовых камер на выведенном пучке дейтронов из ускорительного комплекса Нуклотрона.

установка СТРЕЛА

В настоящее время используется 7 блоков дрейфовых камер. Конструкция и характеристики дрейфовых камер изложены в работах [1][2][3]. Сигнальные проволочки (нити) в соседних слоях сдвинуты относительно друг друга на 21 мм. Такое расположение нитей позволяет устранить лево-правую неоднозначность в определении пространственных координат треков частиц. Длина дрейфового промежутка во всех камерах равна 21 мм.

До мишени располагается первый блок дрейфовых камер (D1) с размером рабочей области 125х125 мм2, имеющий 4 плоскости Y-координат и 4 плоскости X-координат. Первый блок служит для определения треков пучковых дейтронов, падающих на мишень. Количество вещества в блоке равно 0.141 г/см2 (0.008 радиационной длины).

За мишенью располагаются 4 блока дрейфовых камер с такими же размерами. Первый блок (D2) имеет 2 плоскости Y-координат и 2 плоскости X-координат, затем блок (D3) из 2 плоскостей U-координат и 2 плоскостей V-координат. UV координаты повёрнуты на 22.5 градуса относительно XY координат вокруг оси Z, проходящей через центры блоков камер в направлении падающего пучка. Далее следует блок дрейфовых камер (D4) с 4 плоскостями Х-координат и последний блок (D5) имеет 2 плоскости Y-координат и 2 плоскости Х-координат. Такой набор камер после мишени позволяет надёжно идентифицировать два близко проходящих трека. В работе [4] показано, что использование данных дрейфовых камер позволяет разделять два трека, начиная с расстояния 0.3 - 0.5 мм между ними.

За анализирующим магнитом располагаются 2 блока дрейфовых камер размером 250х250 мм2, первый (D6) имеет 4 плоскости Y-координат и 4 плоскости Х-координат, а второй блок (D7) 2 плоскости U-координат и 2 плоскости V-координат (повёрнутых тоже на 22.5 градуса).

В таблицах приведена структура блоков дрейфовых камер, регистрируемая координата (ось Z направлена по направлению пучка дейтронов), количество сигнальных проволочек в каждой плоскости (штриховая координата используется для сдвинутых проволочек).

Cham small0.jpg
Расположение блока дрейфовых камер
Перед мишенью
Номер блока
1
Регистрируемая координата
У
У’
У
У’
Х
Х’
Х
Х’
Количество сигнальных нитей
4
3
4
3
4
3
4
3


Cham small1.jpg
Расположение блока дрейфовых камер
За мишенью
Номер блока
2
3
4
5
Регистрируемая координата
У
У’
Х
Х’
U U’ V V’
Х
Х
Х’ Х’
У
У’
Х
Х’
Количество сигнальных нитей
4
3
4
3
4 3 4 3 4 4 3 3
4
3
4
3


Cham big0.jpg
Расположение блока дрейфовых камер
После анализирующего магнита
Номер блока
6
7
Регистрируемая координата
У
У’
У
У’
Х
Х’
Х
Х’
U U’ V V’
Количество сигнальных нитей
7
6
7
6
7
6
7
6
7 6 7 6


Число всех регистрируемых сигналов с проволочек составляет 162, которые поступают на входы модулей TDC с временным разрешением 100 пикосекунд. На камере установлены платы с 2 микросхемами ASD-8, в которых осуществляется усиление, формирование и дискриминация входных сигналов от сигнальных проволочек дрейфовых камер.Такие же платы использовались в системе дрейфовых камер в детекторе Outer Tracker установки HERA-B, их характеристики приведены в таблице, взятой из работы [5]

channels 16 (2chips)
dimensions 4 layers, 67 x 56 mm2
pickup suppression all supply voltage RC filtered
spark protection diode protection ≥3 kV
cross talk (analog) < 0.5 %
gain uniformity ±15 % per board
output 2 mA into 62 Ω
voltage supply ±3 V, 100 mA
power 600 mW

Изучение характеристик дрейфовых камер было проведено при облучении полиэтиленовой мишени пучком дейтронов с импульсом 3.5 ГэВ/с на канале 4В ускорительного комплекса Нуклотрона ЛФВЭ ОИЯИ. Интенсивность пучка была порядка 5 х 105 в секунду-1. Для получения пучка дейтронов интенсивностью не более 105 - 106 с-1 использовался стальной коллиматор сечением 4х4 мм2 и длиной 1.2 м устанавливаемый в фокусе Ф3 перед поворотным магнитом канала ВП 1. Блоки камер продувались газовой смесью Аргон (72%) + Изобутан (25%) + Этиловый спирт (3%).

Дрейфовая камера имеет три плоскости проволочных электродов: две плоскости катодов на расстоянии 6 мм друг от друга и шагом намотки 2 мм и одну плоскость сигнальных и потенциальных проволочек, расстояние между которыми 42 мм, что соответствует дрейфовому промежутку 21 мм. Потенциал катодов распределен равномерно от - 3 кВ до 0 и обеспечивает напряженность поля ~ 1.5 кВ/см вдоль дрейфа электронов. На сигнальную проволочку подается положительный потенциал + 1.65 кВ, на потенциальную - 3.0 кВ.

Ссылки:
  1. N.A. Filatova et al., NIM 143, (1977)
  2. T.S. Nigmanov et al., preprint Fermilab-76/26-Exp, (1976)
  3. I.M. Belyaev et al., preprint JINR 13-88-341, (1988)
  4. A.S Vodoppianov and E.N. Tsyganov, ЭЧАЯ 15/1, 5, (1984)
  5. K.Berkhan et al.. in the Proceedings of the 5th Snowmass Workshop on Electronics for LHC (1999)