Детекторы корпускулярных излучений - Клайнкнехт К.
ISBN 5-03-001873-5
Скачать (прямая ссылка):
6.3. Калибровка и контроль калориметров
В больших детекторах типичный калориметр содержит много тысяч счетчиков, аналоговый сигнал от которых преобразуется в цифровой код и запоминается. Калибровка и контроль такого большого числа каналов требует значительных усилий.
Калибровку по энергии можно выполнить с помощью пучка адронов с определенным импульсом, измеряя отклик калориметра. При этом измеряется амплитуда импульса с каждого детектора в единицах минимальной энергии ионизации, выделяемой мюонами высокой энергии.
Чтобы проверять стабильность детектора через регулярные интервалы времени, в принципе могут быть использованы мюоны космических лучей. Однако если скорость счета этих мюонов недостаточна, чтобы проводить ежедневно измерение с нужной точностью, необходимо использовать другой калибровочный стабильный источник в качестве опорных импульсов. Для калориметров на жидком аргоне это достигается с помощью подачи определенной, величины заряда на пластины ионизационной камеры. Этот способ может быть использован также и для пропорциональных камер.
Для сцинтилляционных счетчиков важна не только стабильность электрического тракта с выхода ФЭУ до амплитудно-цифрового преобразователя, но также стабильность коэффициента усиления самого ФЭУ. Для этого служат калибровочные стабильные источники света. Такие системы контроля и калибровки создаются с применением импульсных лазеров на азоте, которые излучают УФ с длиной волны 337 нм. Здесь решаются задачи распределения света на 1000 счетчиков и калибровка Afe-лаэера с помощью стандартного источника света [167].
В одной из таких систем [100], созданной длягэксперимента UA1
19__t AA
L 78 6. Измерение энергии
Юс м
Рис. 6.17. Лазерная калибровочная система для 2304 ФЭУ в адронном калориметре [93]. 1— трубка лазера; 2 — коллиматор; 3— зеркало; 4 — измеритель мощности; 5 — фильтр; 6 — линзы; 7 — сцинтиллятор; 8 — сместитель спектра; 9 — маска; 10 — соединитель волокон.
на протон-антипротонном накопительном кольце в CERN, свет от лазера был заключен в прямоугольной полости, внутренние поверхности которой облицованы диффузным отражателем. После многих отражений внутри этого резервуара свет поступал на торец одного из 8000 кварцевых световолокон, который вел к соответствующему сцинтиллятору. Волокна имели цилиндрическую оболочку из материала с высоким показателем преломления, так что свет распространялся вследствие полного внутреннего отражения на границе между внутренним волокном и внешней оболочкой. Диаметр этого светопровода составляет 200 мкм, ослабление света 400 дБ/км. Каждое волокно стыкуется со сцинтиллятором при помощи призмы из плексигласа, приклеенной к центру сцинтиллятора. Таким образом, УФ-импульс лазера производит сцинтилляци-онный свет, который достигает фотоумножителя и дает импульс определенной амплитуды.
В системе [93], разработанной для нейтринного эксперимента коллаборации CERN — Дортмунд — Гейдельберг — Сакле, луч лазера сначала проходит через фильтр, затем расширяется с помощью оптики и освещает пластинку сцинтиллятора, приклеенную к стержню из плексигласа (рис. 6.17). Голубой свет РОРОР, испускаемый изотропно сцинтиллятором, распространяется вдоль стержня путем полного внутреннего отражения и частично улавливается кварцевыми волокнами (2304 волокон, сгруппированных в 144 пучка, по 16 волокон в каждом). Поскольку выходы со многих ФЭУ преобразуются в код в одном АЦП, калибровка с помощью лазера не может
і
j 6.3. Калибровка и контроль калориметров 179
Y ¦¦-
производиться одновременно для всех счетчиков. С этой целью свет флуоресценции с помощью передвигаемой механической маски по мере надобности освещает одну определенную группу из 192 волокон. Освещенность установленных на плоскости входных торцов световолокон однородна в пределах 10Io. Ослабление голубого света в 200 мкм волокнах составляет 180 дБ/км, так что на длине волокна 25 м интенсивность уменьшается примерно в 2,8 раза. Затем свет попадает в световод счетчика. Калибровка ^-лазера осуществляет-s ся светом, образующимся в сцинтилляторе на основе плексигласа, ) активированного 241Am. Амплитудный спектр импульсов этого а-излучателя представлен на рис. 1.16. Световой поток от а-линии
L
сравнивается со светом флуоресценции, вызванным Ыг-лазером, и ¦ позволяет производить постоянную калибровку всех амплитуд импульсов калориметра.
7. Измерение импульсов частиц
7.1. Форма магнитов для экспериментов с неподвижной мишенью
Если мишень покоится в лабораторной системе координат, то падающая частица высокой энергии в результате взаимодействия с мишенью образует вторичные частицы, которые сконцентрированы в пределах конуса вокруг направления движения (z). Угол раскрытия этого конуса задается отношением среднего поперечного импульса, характерного для реакций (^300 МэВ/с), к продольному импульсу частиц. Для высокоэнергетических частиц с импульсом (Px, Ру, Pz) получается Px, Ру < Pz.
Если частица с зарядом е пересекает однородное магнитное поле (0, Ву, 0) протяженностью L, то траекторией такой частицы в магнитном поле будет окружность радиусом R = Р/(еВу). Угловое отклонение 0 в плоскости (х, z) получаем из геометрических соображений:
