Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
В счетчиках из свинцового стекла регистрируется черенковский свет от электронов и позитронов в электромагнитном ливне; здесь энергетическое разрешение ограничивается статистикой фотоэлектронов. Для 1000 фотоэлектронов на 1 ГэВ энергии ливня можно рассчитать, что разрешение равно a(E)ZE = 0,006 ± 0,03/V??(rbB) [203], где ? есть отношение площади фотокатодов к выходной площади счетчика. Измерения на 208 блоках размером 36 X 36 X X 420 мм3 показали, что а(Е)/Е = 0,012 ± 0,053Z \l E(TbB) для ? = 0,35 в соответствии с рассчитанной величиной.
Ливневые детекторы типа сандвич
Разрешение свинцово-сцинтилляторного сандвича со свинцовыми пластинами толщиной 1 мм и сцинтиллятором толщиной 5 мм для полной толщины 12,5 радиационных длин Xo показано в зависимости от энергии падающей частицы на рис. 6.4 [136]. Величины
цоз Qt аз іо за що
E7 ГэВ
Рис. 6.4. Приведенное энергетическое разрешение <г/>/?(ГэВ) (в Щ ГэВ ) в зависимости от энергии электрона E для калориметра из свинцовых пластин толщиной 1 мм и сцинтиллятора толщиной 5 мм. Сплошная линия показывает вклад утечки ливня в разрешение [36]
Таблица 19. Счетчики электромагнитных ливней
Тип счетчика
Сэмплинг-
Полная
толщина, Xo толщина Xo
о(Е)/<Ё.
%/УГзВ
Пространственное разрешение
Угловое разрешение
Размер ячейки Коллаборация Литература
NaI NaI
BGO
Pb стекло F8 Pb стекло SF5
Pb стекло SF5
Pb сцин-тиллятор
Pb сцин-тиллятор
/Pb-LAR
Pb-LAR
Pb-LAR
Pb-PWC
РЬ-пропорцио-нальные трубки
0,18
0,21
0,36
0,26
0,5 1
24 16
2,5 17 12,5
20 12,5
13
13,5
21 14 12
1/4
2,8Я1/4
5,3 db 1.2Я л/б2 + 2,S1E
V62 + O9S2E 7-9
9
10-12
10 11.5 16 24
1,3 6
11Л/?(ГЪВ)
2SNE(VbB)
5
4
<1
10 мрад
5 мрад
4 мрад
36 X 36 80 X 104
100 X 100
200 X 250
70 X 70 + полоски 20 мм
23 X 23
7,8
Crystall Ball
IHEP
JADE
NA 1 ARGUS
LAPP-LAL
TASSO
CELLO MARK II MARK III
NA 24
[137]
[197] [145] [65]
[154]
[37]
[88] [22]
[185]
[136]
[221]
[141]
[33] [77] [132] [24]
H
•o
O X
4
O
-3
O S S
E
S3
a>
2
3
168 6. Измерение энергии
для А ~ о(Е)/уЕ изменяются от 7%/УГэВ при 100 МэВ до 9%/VFbB при 5 ГэВ, что совпадает с расчетными значениями 5°7о/\/ТізВ от сэмплинг-фл уктуаций, 3— 4%/VfbB от флуктуации фотоэлектронов и 2—50Tb/Vr^B от утечек ливня.
В калориметрах со свинцом и жидким аргоном вместо сцинтил-ляторов используются ионизационные камеры из жидкого аргона (ж. Ar) (см. разд. 2.4) для измерения ионизации, производимой электронами и позитронами. В больших детекторах получено энергетическое разрешение о(Е)/Е = 12%/Vis(ГэВ) [141].
В табл. 19 приведена сводка данных по энергетическому разрешению, полученному для детекторов электромагнитных ливней, а также некоторые другие данные. !
Пространственное разрешение
Точка попадания электрона или фотона на магрицу счетчиков может быть определена по поперечному распределению энергии ливня, которое получено на счетчиках. Точность определения координаты повышается с ростом числа ячеек, в которые попали ливневые частицы, и снижается с увеличением поперечных размеров ячеек. Измерение координаты получается наиболее точным, когда энергия ливня делится пополам на две ячейки, т. е. когда первичная частица падает между двумя счетчиками матрицы. С ячейками размером 36 X 36 X 420 мм3 Бинон и др. [37] получили разрешение Ox — 1,3 мм для электронов с энергией 25 ГэВ. Для поперечных размеров ячейки d > 30 мм эти авторы рассчитали рост ох от d, как это показано на рис. 6.5. С ростом энергии ливня вследствие уменьшения статистических флуктуации числа частиц в ливне ожидается, что Ox ~* 1/у/Ё. Это подтверждается результатами измерений [3].
Рис. 6.5. Стандартное отклонение а{у) координатного разрешения мат рицы детекторов ливней из свинцового стекла в зависимости от поперечного размера d блока при E- 25 ГэВ. 1 — результаты измерения; 2 — расчетное разрешение в предположении однородного распределения точек падения частицы на матрицу; J — точки
Размер ячейки, мм падения в центре блоков [37]
6.2. Адронные калориметры 169
На свинцово-сцинтилляторных калориметрах с поперечными размерами 10 X 10 см2 [136] измеренное пространственное разрешение составило ах = 11 мм/\ЩгЪВ).
6.2. Адронные калориметры
Под адронным ливнем мы понимаем серию неупругих адронных взаимодействий первичной сильно взаимодействующей частицы, которая рождает вторичные адроны, а те в свою очередь вновь в неупругих столкновениях с ядрами поглотителя рождают адроны ретьего поколения и т. д. Этот каскад прекращается, когда частині ливня становятся настолько низкоэнергетичными, что они полостью теряют энергию и останавливаются. Шкалой для простран-
венного развития такого адронного ливня является ядерная длина
0 2 4
б 8 ю іг
/І/юскоето р
ft W
О
50 100 150
/лудима (см Fe)
200
Г50
Nf
ЮО
• 2
о Ъ
50
О
і
1
20 50 то 200
Энергия я-мезона, Гзв
Рис. 6.6, Продольное распределение выделенной в адронном калориметре энергии ливня; Qp — энергия, выделенная в счетчике р из пяти слоев, состоящих каждый и^ железа іочщи-[ой 2.5 см и сцинтишіятора толщи-юа 2,5 см; Q = ZQp. Приведены
