《粒子物理和核物理实验方法》调研报告-panda探测器

《《粒子物理和核物理实验方法》调研报告-panda探测器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、粒子物理与核物理实验方法（一）调研报告Panda实验报告人：李繁2014E8000961086高能物理研究所刘苗2014E8000961081高能物理研究所韩朔201418000907015高能物理研究所王子凤201428007313022空间科学与应用研究中心摘要德国的亥姆霍兹重离子研究中心的panda实验将成为反质子和离子研究设施的关键。由质子束产生的反质子被填充到高能量的储存环中，之后与panda探测器中的固定靶碰撞。实验中用多种检测器来收集反质子-质子碰撞的所有信息，从而可实现弹道重构、能量和动量的精确测量及带电粒子

2、的有效识别。本文从六个方面介绍了panda探测器的实验装备、结构及其作用，并以一个(2317)宽度的测量实例具体说明panda探测器的应用，最后总结并给出展望。关键字：panda；前向径迹探测器；(2317)宽度第一章panda介绍及物理研究目标德国的亥姆霍兹重离子研究中心（GSI）的panda（AntiProtonAnnihilationsatDarmstadt）实验将成为反质子和离子研究设施(FAIR,FacilityforAntiprotonandIonResearch)的关键.FAIR的核心部分是一个提供强脉冲离子束

3、（PU）的同步复杂结构。由质子束产生的反质子被填充到高能量的储存环中，之后与panda探测器中的固定靶碰撞。实验的物理目标为用多种检测器来收集反质子-质子碰撞的所有信息，从而可实现弹道重构、能量和动量的精确测量及带电粒子的有效识别。panda探测器是一种覆盖几乎全部立体角的内部目标检测器，具有高的能量分辨率和角分辨率，可用来检测和鉴别中性和带电粒子。该检测器被细分为目标光谱仪（TS）和基于偶极动量分析向前颗粒的前向光谱仪（FS），两光谱仪组合覆盖全角度。考虑到能量的宽范围仍具有足够的灵活性，探测器的单个组件可以根据特定实验更

4、换或添加。[1]下面从六个方面具体介绍panda探测器。1.1跟踪系统[2]Panda探测器工作在两个磁场环境中：目标光谱仪中强度为2T的螺线型管型磁场和前向光谱仪中强度为1T的偶极子场。用四个不同的系统来进行高分辨率和全立体角的带电粒子跟踪。图1-1跟踪系统1.1.1管状跟踪器管状跟踪器是一个单通道漂移管,包括充气管和线沿其轴。高压电线和管之间加有几千伏的高压，当一个电荷粒子横向穿过管时发生电离,电子漂移向线,而离子漂移向管壁。当电子足够接近电子线时(~50微米)发生雪崩倍增放大，（104-105倍）然后读出信号。由信号的

5、到达时间计算出漂移半径，收集的电荷粒子能量与电离离子数成正比。Panda探测器的跟踪系统包含150cm长漂移管，基本模块是为了解决轨道左右不对称的一个平面双层管。关于气体的选择,必须使多次散射最小化又要有一个高的空间分辨率，因此选择的气体为Ar/二化碳气体混合物(90/10)。内径15cm外径42cm双层数量12管壁厚度30ｕm管内部直径10mm轴向长度150cm电导线直径20ｕm管壁材料Al电导线材料镀W/Re的Au混合气体Ar/CO2(90/10)单管透明度3.7x10-4X/X0图1-2管状跟踪器具体参数如右表1-1：

6、表1-1管状跟踪器的具体参数1.1.2前向径迹探测器前向径迹探测器（FT）为在panda的偶极磁体中偏转的带电粒子进行动量分析。它的接收角度取决于磁体孔隙的性质（沿束流方向水平偏转10%之内、垂直5%之内）。它的动量接收范围为大于束流动量的0.03倍的动量（偶极磁体中的场受到束流动量的影响）。FT由三对平面探测站组成：最前面一对（FT1和FT2），偶极磁体后面一对（FT5和FT6），以及在偶极磁体的孔隙之中，用来测量撞击到轭架上的低动量粒子的一对（FT3和FT4）。如图1-3：鉴于每个探测层的位置分辨为0.1mm，且每个探测

7、站的位置分辨为0.3%*X0，探测器的动量分辨可以好于1%。径迹探测站可以承受来自束流管的10^4cm-2s-1流量的粒子流，也可以支持来自质子对反应的计数率为2×10^7/s的高亮度模式。FT中每条径迹平均的轨道数为1。FT基于直径10mm，作为核心径迹探测器的管状探测器。探测管由30微米的镀铝聚酯薄膜制成。阳极为20微米的镀金钨丝。管内有2bar的气压来稳定探测管的结构，并给阳极丝50克的拉力。管内使用90%Ar+10%CO2来抑制老化效应。图1-3前向径迹探测器示意图图1-4支架及双层结构探测面由分离的模块组成，也就是

8、分为两层的32根探测管。每一个模块都有自己的前置放大——鉴别器、高压电源和导气管，组成一个个结构和电子学上的单位。探测管模块安装在支架上，形成了我们称之为“双层”的探测面。每一个模块都可在支架上独立地安装与拆卸，这简化了探测站的组装和修理过程。每个支架上可以安装两个“双层”。如图1-4。每