Введение к работе
Актуальность темы
Диссертация посвящена проектированию и исследованию характеристик мониторной системы для электромагнитных калориметров сцинтилляционного типа и калориметров на основе сцинтиллирующих кристаллов вольфрамата свинца и свинцового стекла. Такие калориметры используются в экспериментах по измерению односпиновой асимметрии на У-70 Протвино Россия, (РАМПЕКС, ПРОЗА), а также будут использоваться в строящихся международных экспериментальных установках (CMS (LHC), ЦЕРН, Швейцария и BTeV, Батавия, США).
Эксперимент длится достаточно долго и состоит из серии коротких по времени измерений. В этом случае необходимо предпринимать меры для учета дрейфа аппаратуры в течение всего эксперимента, а также учитывать кратковременную нестабильность (например, нестабильности во время вывода пучка частиц на поляризованную мишень).
Таким образом, существует задача разработки системы для контроля стабильности энергетической шкалы калориметра и учета параметров, влияющих на точность измерения.
Во время эксперимента калибровка энергетической шкалы осуществляется двумя не исключающими друг друга способами. Калибровка детекторов путем инжекции света в каждую ячейку электромагнитного калориметра. Такая калибровка позволяет компенсировать уход энергетической шкалы калориметра. Второй способ - использование для точной настройки физических событий в эксперименте.
Калибровка детекторов путем инжекции света в каждую ячейку
электромагнитного калориметра должна отслеживать быстрые изменения параметров детектора, однако учет кратковременной нестабильности представляет большую трудность в связи с большим количеством измерительных каналов и большим потоком информации. Использование для точной настройки физических событий эксперимента требует некоторое время для набора достаточной статистики, особенно при низкой светимости.
Конечной целью калибровки электромагнитных калориметров является определение для каждой ячейки соответствия канала АЦП (Аналога Цифровой Преобразователь) энергии, выделенной в ячейке детектора. Хотя определение «выделенная энергия» не совсем четкое, т.к. сигнал с детектора зависит от его энергетического разрешения, который, в свою очередь, зависит от типа частиц. Также необходим оперативный контроль работоспособности детекторов и измерительной системы.
В связи с этим разрешение вышеуказанных проблем является актуальным, чему и посвящена диссертационная работа.
Цель работы. Разработка и создание мониторной системы для технической диагностики и прогнозирования работоспособности многоканальных систем прецизионного измерения энергии частиц высокой энергии - электромагнитных сцинтилляционных калориметров.
Задачи работы. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
Г ..
3 | ClUttp1
-
Проектирование и построение мониторной системы.
-
Создание установки для исследования мониторной системы.
-
Разработка методов для анализа результатов исследований и повышения точности мониторной системы.
-
Разработка специализированной электроники, исходя из специфических требований эксперимента. ГюС НАЦИОНАЛЬНАЯ]
БИБЛИОТЕКА і
оэ тоо*/«т
5. Анализ результатов исследований и оценка точности мониторной системы.
Методы исследования
-
Использование методов статистического анализа
-
Имитационное моделирование.
Научная новизна
-
Предложена и исследована модель, позволяющая оценить влияние точностных характеристик мониторной системы на точность измерения асимметрии в поляризационных измерениях на ускорителе У-70.
-
Разработана и создана аппаратура для технической диагностики и прогнозирования работоспособности и повышения точности многоканальных систем прецизионного измерения электромагнитных сцинтилляционных калориметров в области научных исследований.
-
Разработана обобщенная функциональная схема двухконтурной системы мониторирования с возможностью плавного изменения амплитуды световых импульсов от цифро-аналогово преобразователя.
-
Разработан генератор точных световых импульсов дня экспериментов на У-70 Россия, Протвино (РАМПЕКС, ПРОЗА), а также для подготовки международных экспериментов CMS Швейцария ЦЕРН, BteV США. Мировая новизна примененного технического решения подтверждена патентом Российской Федерации .№1799220.
Положения, выносимые на защиту
Разработка и создание мониторной системы для контроля и коррекции параметров многоканальных измерительных систем для научных исследований.
Результаты и методика прогнозирования точностных характеристик
многоканальных измерительных систем .
Результаты исследования параметров мониторной системы.
Схемотехника специализированной электроники для контроля энергетической шкалы калориметров.
Практическая ценность
Создан генератор световых импульсов с изменяемой выходной амплитудой .
Созданная мониторная система в качестве опорного источника света использует один сверх-яркий светодиод и позволяет контролировать до 1000 каналов измерительной системы электромагнитного калориметра
Созданная мониторная система работает в эксперименте РАМПЕКС по измерению односпиновой асимметрии на У-70 .
Генератор световых импульсов (А.С.№ 1799220) установлен как в системах измерения калориметров сцинтилляционного типа, так и в системах измерения калориметров из свинцового стекла.
Результаты исследования используются в измерениях на установке РАМПЕКС.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в экспериментах по измерению односпиновой асимметрии на У-70 Россия, Протвино (РАМПЕКС, ПРОЗА), а также в подготовке международных экспериментов (CMS, LHC, ЦЕРН, Швейцария и BTeV, Батавия, США).
Апробация и публикации Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5-й международной конференции "Калориметрия в физике высоких энергий" (Аптон, НьюЙорк, 1994), 15-й международной конференции "Спиновая физика"
(Аптон, НьюЙорк, 2002), Результаты работы опубликованы в 8 статьях и защищены одним Авторским свидетельством
Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы Список литературы состоит из 35 наименований Общий объем диссертации составляет 95 страницы