Введение к работе
Актуальность темы.
В 1992 г. в лаборатории ДЭЗИ (ФРГ) был введен в действие уникальный и единственный в мире электрон - протонный коллайдер ГЕРА с энергией 314 ГэВ в с.ц.м., представляющий исключительные возможности для исследования глубоконеупругих процессрв, новых свойств элементарных частиц и их взаимодействий на расстояниях до ЗхПГ18 смДП
Важной задачей при исследовании физических процессов на коллайдере ГЕРА является разделение электромагнитной и адронной компонент, рождающихся в процессе взаимодействия. Особую актуальность данная задача приобретает при работе на электрон-протонном коллайдере;т.к. в составе конечных продуктов взаимодействия всегда присутствуют лэптоны (е, ц, v) .
Выделение одиночных электронов, и особенно электронов в
струях?является сложной методической задачей . Принятая в установке ЦОЙС, расположенной на коллайдере ГЕРА, методика сепарации основана на применении электромагнитного калориметра и адрон-злектронного сепаратора на базе кремниевых детекторов.
Кремниевые детекторы позволяют проводить ионизационные измерения заряженных частиц в широком диапазоне ионизации, за счет своих малых размеров улучшают координатное разрешение калориметра. Рабочая площадь таких детекторов практически совпадает с их геометрическими размерами ( 10 см2 ). Они работают при относительно невысоких напряжениях (100 в) и позволяют легко организовывать считывание информации.
Небольшая толщина кремниевых детекторов (вместе с электроникой около 3 мм), позволяет установить слой таких детекторов в электромагнитную часть калориметра установки ЦОЙС практически без изменения его свойств , в то время как возможности установки по сепарации электронов и адронов улучшаются на порядок . Одновременно, адрон - электронный сепаратор позволяет использовать независимый алгоритм поиска кластеров и исследования струй.
В рамках участия НИИЯФ МТУ в коллаборации ЦОЙС на коллайдере ГЕРА, в НИИЯФ МГУ была проведена большая работа по созданию технологии и внедрению в производство кремниевых полупроводниковых детекторов большой площади, разработана методика и аппаратура для испытаний детекторов и электроники адрон - электронного сепаратора установки ЦОЙС. Автор данной работы принимал активное участие в создании методик и аппаратуры как в НИИЯФ МГУ, так и непосредственно в лаборатории
ДЭЗЙ, занимался разработкой программного обеспечения для всех тестирующих систем адрон - электронного сепаратора, участвовал в проведении испытаний и эксперимента на электрон - протонном коллайдере ГЕРА..
Цель работа.
Целью данной работа были: .
1. Разработка на основе отечественной техники и внедрение в
производство в России кремниевых падовых детекторов большой
площади для адрон-электронного сепаратора установки ЦОЙС.
2. Разработка и изготовление аппаратуры для тестирования
детекторов и электроники сепаратора в БИИНФ МГУ в Москве и в
Лаборатории ДЭЗИ (г.Гамбург, ФРГ).
3. Исследование возможностей сепаратора при разделении частиц,
приходящих под различными углами.. ,
Научная новизна.
Впервые в физике высоких энергий в установке ЦОЙС используется около 20 тысяч кремниевых .. детекторов общей площадью 20 мг. Половина от общего количества детекторов (более 10 тысяч штук) должна стать вшшдом НИИЯФ МТУ в создание установки ЦОЙС. Для изготовления этих детекторов была разработана специальная технология, проведены многочисленные эксперименты и испытания, позволившие освоить массовое производство детекторов на нескольких предприятиях России. Применение кремниевых детекторов большой площади приводит к резкому возрастанию шумов , что потребовало тщательного анализа
совместной работы детектора и считывающей электроники,
исследования их совместных характеристик, разработки
специальной тестирущей аппаратуры и программного
обеспечения.
На защиту выносятся:
-
Участие в разработка технологии производства и методов тестирования кремниевых детекторов для адрон - электронного сепаратора установки ЦОЙС.
-
Создание оригинальной аппаратуры для исследования свойств кремниевых детекторов с токами утечки менее I нА и емкостями меннее 10 пФ и аппаратуры для тестирования электроники системы считывания адрон-электронного сепаратора.
-
Модернизация и адаптация системы считывания калориметра установки ЦОЙС для работы с адрон - электронным сепаратором, создание прототипа системы считывания и пакета прикладных программ, управляющих набором данных.
4. Разработка алгоритма калибровки системы считывания
адрон-электронного сепаратора.
5. Исследование возможностей адрон-электронного сепаратора по
идентификации частиц приходящих под различными углами и вывод о
том, что величина адронной примеси может быть ограничена на
уровне 4-5% для всех углов и позиций входа частиц в калориметр
при эффективности регистрации электронов 90Х.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные методики и аппаратура используется в настоящий
момент в НИИЯФ ИГУ а в лаборатории ДЭЗИ, 8 также могут быть применены на любой из строящихся или планируемых экспериментальных установок. Отдельные блоки и предлагаемые решения по схемотехнике системы считывания сепаратора могут быть использованы и уже применяются в других экспериментах
Апробация работы.
Материалы, изложенные в диссертации, докладывались на конференциях: 5 International Conference on Instrumentation for colliding beam physics (NovoelblrBk, 1990), International conference on Advansed technology and particle physics (Coroo, Italy,1990), International Conference on High Energy Physics (Dallas, USA, 1993), на регулярных совещаниях коллаборации ЦОЙС (1990 - 1993), а так же на семинарах, проводимых ЖД ОЭФВЭ и группой адрон-электроняого сепаратора (лаборатория ДЭЗИ, ФРГ).
Структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит 140 страниц, включая 63 рисунка, II таблиц и 64 библиографические ссылки.
