J.M. Heuser et al. CBM Silizium-Spur- und Vertexdetektor 1 Ein Silizium- Ein Silizium- Detektorsystem zur Spur- Detektorsystem zur Spur- und Vertexmessung und Vertexmessung im CBM-Experiment bei FAIR im CBM-Experiment bei FAIR Johann M. Heuser, GSI Darmstadt für die CBM-Kollaboration DPG-Tagung Physik der Hadronen und Kerne, München, 20.- 24. März 2006 Das "Compressed Baryonic Matter"- Experiment Das "Silicon Tracking System" Konzept Detektorentwicklung Design-Studien
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1 J.M. Heuser et al. CBM Silizium-Spur- und Vertexdetektor Ein Silizium-Detektorsystem zur Spur- und Vertexmessung im CBM-Experiment bei FAIR Johann M.
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J.M. Heuser et al. CBM Silizium-Spur- und Vertexdetektor 1
Ein Silizium-Detektorsystem zur Ein Silizium-Detektorsystem zur Spur- und Vertexmessung Spur- und Vertexmessung
im CBM-Experiment bei FAIRim CBM-Experiment bei FAIR
Johann M. Heuser, GSI Darmstadtfür die CBM-Kollaboration DPG-Tagung Physik der Hadronen und Kerne, München, 20.-24. März 2006
Das "Compressed Baryonic Matter"-Experiment
Das "Silicon Tracking System"KonzeptDetektorentwicklungDesign-Studien
J.M. Heuser et al. CBM Silizium-Spur- und Vertexdetektor 2
GSI heuteGSI heute
FAIR - FAIR - FFacility foracility for AAntiproton and ntiproton and IIon on RResearchesearch
- Verwendung in der ersten Phase von CBM, bei ~105 Kollisionen/s.- Lebensdauer bis zu einigen Monaten: einige 105 D0s messbar. - Mit MAPS werden wohl immer einige Ereignisse überlagert ausgelesen!
Alternative mit ähnlichen Parametern: DEPFET Sensoren (MPI München).
Zukunft: strahlungsharte, dünne "Silicon On Insulator" Sensoren?
Detektoranforderungen zur "Open Charm" Messung:
Pixeldetektoren zur VertexmessungPixeldetektoren zur Vertexmessung
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Erste Ansätze: Hohe Spurdichten, viele kombinatorische Spurpunkte in den Silizium Mikrostreifen Stationen. Schwierig!
Neuere Methoden Zellulärer Automat + Kalman Filter: Erfolgreich!Auch andere Techniken, z.B. für Spur-Trigger.
Beispiel:4 Stationen Streifen + 3 Stationen MAPS
MAPS-Auslese mit 10 überlagerten Ereignissen
I. Kisel, Heidelberg, and S. Gorbunov, DESY
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Vom Konzept zum DetektorsystemVom Konzept zum DetektorsystemOptimierungsstudien, "Full-Monte Carlo"-Simulationen:
– Wie groß ist das maximal akzeptable Material-Budget? – Redundanz: Wie viele Detektorstationen sind notwendig?– Welche Art von Detektor wo? ... Hängt evtl. von physikal. Messung ab.
MAPS
StreifendetektorenHybride Pixel?
Schnelle & effiziente Spurmessung.
Spurrekonstruktion mit hoher Auflösung und großer Winkelabdeckung.
Ultimative Vertex-auflösung.
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Sensorelemente: Silizium 200 m dick.Doppelseitig, strahlungs-tolerant. 50 m (ursprünglich 25 m) Streifenabstand.
Innen : 6x4 cm Mitte : Mitte : 6x12 cm6x12 cmAußen : 6X20 cmUntersuchung von: Streifenlänge, Abstand, Stereowinkel
(Minimisierung der Kombinatorik) Mechanik, Position der Ausleseelektronik?
(auf den Sensoren / außerhalb der Akeptanz)
siehe CBM Technical Status Report 2005
Vier Detektorstationen:kleine Zahl von Wafer-Typen. Streifenlänge abhängig von Spurdichte.
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Alternatives Design in Alternatives Design in der CBM Simulationder CBM Simulation
- Wenige Wafer-Typen.
- zur Konstruktion von wenigen Modultypen.
- Streifen Ablenkung im Feld.
- Ausleseelektronik & Kühlung außerhalb des aktiven Volumens.
- Studium von ineffizienten
Detektorregionen, sich überlappenden Modulen.
- Komplementär zur F&E von Prototypen.
Auslese & Kühlung
Auslese & Kühlung
Prinzip eines Detektormoduls
Sensoren
Auslese
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ZusammenfassungZusammenfassungCBM – Geplantes "Fixed-Target" Schwerionen-Experiment am FAIR/SIS300 zur systematischen Untersuchung von Kernmaterie bei extremen Dichten. – Spur- und Vertexmessung exklusiv mit einem Silizium-Detektorsystem. – Schlüssel zur Physik von CBM.
Leistungsanforderungen: – Effiziente Spurmessung, hohe Impulsauflösung. Viele (~9) dünne Detektorstationen: Siliziumstreifen, Hybride Pixels?
– Hochauflösende Vertexmessung: Hauptanliegen ist "Open charm".
Kleine Pixel, dünn, strahlungshart, schnell. Nicht verfügbar. F&E!
Studien zur Optimierung des Detektors: – gegenwärtig im Zentrum der Aktivitäten. – Grundlage für realistische Simulationen von CBM, sowie Systemdesign.
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Weitere STS-relevante Weitere STS-relevante CBM-PrCBM-Prääsentationensentationen
C. Höhne et al., HK 33.7 Mi 15:45 DDas Compressed Baryonic Matter (CBM) Experiment bei FAIR
C. Steinle et al., HK 32.7 Mi 15:45 H Tracking in the Silicon Tracker System of the CBM Experiment using Hough Transform
I. Kisel et al., HK 21.41 Di 15:30 PSpur-Rekonstruktion im CBM-Experiment
I. Vassiliev et al., HK Di 21.40 POpen charm measurements with the CBM detector
S. Amar-Youcef et al., HK 21.79 Di 15:30 PStrahlenhärte von Monolithic Active Pixel Sensors (MAPS) im Kontext des CBM-Experiments
T. Galatyuk et al., HK 12.10 Di 15:30 PStrategies for electron pair reconstruction in CBM