Test von Prototypen eines TR Detektors für das CBM-Experiment

Präsentation zum Thema: "Test von Prototypen eines TR Detektors für das CBM-Experiment"—  Präsentation transkript:

1 Test von Prototypen eines TR Detektors für das CBM-Experiment
Fixed Target Experiment ca. 100 kHz/cm2 im ersten TRD e+e- -Paare aus J/ψ und Vektormesonen Aufgaben des TRD - Spurrekonstruktion - Elektronenidentifikation Anforderungen an den TRD - geringe Massenbelegung - Ratenfestigkeit - gute Elektronenidentifikation bei hoher Pionenunterdrückung F. Uhlig, GSI Darmstadt, DPG Frühjahrstagung, München

2 Übergangsstrahlung Übergangsstrahlung wird erzeugt, wenn ein geladenes Teilchen die Grenze zwischen zwei Materialien mit verschiedenen dielektrischen Konstanten durchquert Die Erzeugung von Übergangsstrahlung ist ein elektromagnetischer Prozess und somit proportional zu α≈1/137 → Man benötigt viele Übergänge um im Mittel ein Photon zu erhalten Die Energie der erzeugten Photonen liegt im Bereich einiger keV Unterscheidung zwischen Elektronen und Pionen ist mit Hilfe der Übergangsstrahlung möglich, da Übergangsstrahlung erst ab γ≈1000 erzeugt wird F. Uhlig GSI-Darmstadt

3 Layout der Detektoren Erzeugung der Übergangsstrahlung
im Radiator (Folienstappel) Nachweis der Übergangsstrahlung in einer Vieldrahtproportional- kammer mit Streifenauslese Wegen der hohen Raten ist ein schneller Detektor nötig Um kurze Driftzeiten zu ermöglichen und um Raumladungseffekte zu minimieren muss die Gasdicke < 1cm sein Um die Absorption der Photonen zu maximieren ist der Hauptbestandteil der Gasmischung Xenon F. Uhlig GSI-Darmstadt

4 Experimentaufbau Röntgenröhre mit Cu-Anode max. HV: 30 kV
max. I: 20 mA 20 Sv/h F. Uhlig GSI-Darmstadt

5 Polaroidfoto des Strahlflecks
Größe des Strahlflecks 2mm Kollimator: 0.2 cm2 5mm Kollimator: 0.8 cm2 Röntgenröhre mit Cu-Anode Photonenenergie 8.1 keV F. Uhlig GSI-Darmstadt

6 Teilchenidentifikation
F. Uhlig GSI-Darmstadt

7 Messprinzip Teilchenidentifikation nur Aufgrund des Energieverlustes
→ Gasverstärkung muss bis ca. 150 kHz/cm2 konstant sein Die Anzahl der primären Elektronen ist bekannt Der Anodenstrom und die Rate werden gemessen F. Uhlig GSI-Darmstadt

8 Gasverstärkung als Funktion der Rate
Gain bei 3 verschiedenen Hochspannungen für die Gasmischung Ar/CO2 (70/30) Bei hohen Raten sinkt die Gasverstärkung deutlich F. Uhlig GSI-Darmstadt

9 Beschreibung der Daten
Die im Gas erzeugten positiv geladenen Ionen reduzieren das effektive Potential der Kammer und somit die Gasverstärkung Funktion beschreibt den Verlauf der Daten gut Simultaner Fit an Daten mit 4 Parametern Gestrichelte Linien zeigen Abfall der Gasverstärkung um 1%, 2% und 5% F. Uhlig GSI-Darmstadt

10 Raten in Abhängigkeit der Gasmischung
Rate bei der Gasverstärkung um 1%, 2%, 5% und 10% gesunken ist für verschiedene Gas- mischungen 1-5% Abfall der Gasverstärkung ist für die Teilchenidentifikation akzeptabel F. Uhlig GSI-Darmstadt

11 Rate für Minimalionisierende Teilchen
Der Energieverlust für MIPS in 0.6 cm der Gasmischung Ar/CO2 (80%/20%) beträgt 1.5 keV Die Anzahl der primär erzeugten Elektronen ist somit ca. einen Faktor 5 kleiner als für die 8.1 keV Photonen der Röntgenröhre Die Rate für MIPS ist etwa einen Faktor 5 höher als bei den Messungen mit der Röntgenröhre F. Uhlig GSI-Darmstadt

12 Zusammenfassung und Ausblick
Erste Messungen mit dem Röntgen-Setup wurden durchgeführt Messungen mit Argon und Xenon Mischungen zeigen, das die Anforderungen bezüglich Ratenfestigkeit an den Detektor mit dem gewählten Design der Detektoren erfüllt werden Messungen mit weiteren Detektoren im Rahmen einer Strahlzeit mit MIPS bestätigen diese Messungen Systematischer Vergleich der Daten aus diesen Messungen mit den Daten der Strahlzeit Beschreibung der Daten mit Hilfe von Simulationen Untersuchung von Detektoren mit anderer Geometrie F. Uhlig GSI-Darmstadt