Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE А.И.Берлев, Т.Л.Каравичева, Е.В.Карпечев, Ю.В.Купчинский, А.Б.Курепин, А.Н.Курепин, А.И.Маевская, Ю.В.Мусиенко, В.И.Разин, А.И.Решетин, Д.А.Финогеев Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia А.Ф.Данилюк, В.Л.Кириллов Boreskov Institute of Catalysis С.А.Кононов, Е.А.Кравченко, А.П.Онучин Budker Institute of Nuclear Physics, Novosibirsk, Russia March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению
15
Embed
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH- детектора для идентификации
Применение MRS APD’s в прототипе FARICH- детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE А.И.Берлев , Т.Л.Каравичева, Е.В.Карпечев, Ю.В.Купчинский, А.Б.Курепин, А.Н.Курепин, А.И.Маевская, Ю.В.Мусиенко , В.И.Разин, А.И.Решетин, Д.А.Финогеев - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских
частиц в эксперименте ALICEА.И.Берлев, Т.Л.Каравичева, Е.В.Карпечев, Ю.В.Купчинский, А.Б.Курепин, А.Н.Курепин,
Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
А.Ф.Данилюк, В.Л.КирилловBoreskov Institute of Catalysis
С.А.Кононов, Е.А.Кравченко, А.П.ОнучинBudker Institute of Nuclear Physics,
Novosibirsk, RussiaMarch 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН,
Москва, Питомник (slide 1)
Outline
☻ ALICE HMPID-system upgrade☻ FARICH (Focusing Aerogel RICH) conception ☻ Simulation of a multi-layer aerogel radiator
for FARICH-detector☻ Design project of FARICH-detector with MRS APDs☻ MRS APD properties (CPTA, Moscow)☻ Winston-cone holes for light-collection☻ Cooling system for MRS APD☻ Schedule for the FARICH beam test at CERN
July 1, 2008 Development of FARICH-detector for the ALICE VHMPID-system at CERN Andrey ReshetinVHMPID Meeting, CERN (slide 1) Institute for Nuclear Research, Moscow
July 1, 2008 Development of FARICH-detector for the ALICE VHMPID-system at CERN Andrey ReshetinVHMPID Meeting, CERN (slide 1) Institute for Nuclear Research, Moscow
July 1, 2008 Development of FARICH-detector for the ALICE VHMPID-system at CERN Andrey ReshetinVHMPID Meeting, CERN (slide 2) Institute for Nuclear Research, Moscow July 1, 2008 Development of FARICH-detector for the ALICE VHMPID-system at CERN Andrey ReshetinVHMPID Meeting, CERN (slide 1) Institute for Nuclear Research, Moscow July 1, 2008 Development of FARICH-detector for the ALICE VHMPID-system at CERN Andrey ReshetinVHMPID Meeting, CERN
Slide 2
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН,
There are free modules (windows) for upgrade with Very High Momentum PID-system
Free modules (windows) for VHMPID upgrade
ALICE HMPID-system performances (Results of HMPID beam test runs at CERN): π/K separation: in the momentum range from 1 to 3 GeV/c K/p separation: in the momentum range from 1.5 to 5 GeV/c
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН,
Москва, Питомник (slide 3)
An important experimental direction of the study in physics of heavy ion collisions is the measurement of the yield of high-Pt particles. The main problem is
to study the dominant mechanism of parton energy loss in compressed nuclear matter.
Data by RHIC STAR and PHENIX Collaboration show the effect of supression of high-Pt hadrons up to a momentum
≥ 10 GeV/c (!)
ALICE HMPID-system upgrade
Physical requirements to characteristics of the ALICE VeryHMPID system
π/K separation in the momentum range from 3 to 10 GeV/c K/p separation in the momentum range from 5 to 14 GeV/c
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 4)
FARICH conception
Chargedparticle
Aerogel
n1 n2
Photon detector The main goal of the FARICH concept is
- to increase the number of photons by using thicker radiator; - to focus Cherenkov cones on the detector sensitive plane without degrading the angle resolution.
The FARICH proximity focusing type geometry was proposed.
- the use of several layers of aerogel with gradually increasing refractive indices, n3 > n2 > n1 allows to focus Cherenkov cones of the same radius; - refractive indices are determined by different proximity gaps.
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 5)
Simulation of a multi-layer aerogel radiator for FARICH-detector
where: r is the average radius of the Cherenkov ring; σr, 1 pe is the mean deviation of the Cherenkov radius (for single photon). S is the ring area; Npe is the number of detected photoelectrons; σӨ is Cherenkov angle resolution in mrad; π/K sep is the pion/kaon separation power in number of standard deviations
for momentum 10 GeV/c.
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 6)
Design project of FARICH- Prototype with MRS APDs
CONSTRUCTIONAL and
FUNCTIONAL PARTSof the FARICH PROTOTYPE
The FARICH Prototype consists of1. Light-isolating box
2. Thin carbon entrance window for the beam
3. Radiator of Cherenkov photons (3-layer silica aerogel) on the support frame
4. Light-collecting plane with the matrix of Winston-cone holes
5. Photosensitive coordinate matrix with MRS APDs 6. Plate with LV-supply dividers and front-end electronics
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 7)
Design project of FARICH-prototype with MRS APDs
MRS APD produced by CPTA ,
Moscow Light-collecting Cell(Winston-cone hole)
Diam. 3 mm ↓
Diam. 1.1 mm
Sensitive area: ≈ 1 mm2600 pixels
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 8)
Design project of FARICH-prototype with MRS APDs
R(max) = 165 mm
R(min) = 133 mm
Taking into account simulation results the design Geometry for the Prototype Photosensitive Matrix has been chosen:
Photosensitive ring is divided by 4 sectors: R(min)=133 mm, R(max)=165 mm, S=120 cm2Total amount of MRS APDs: 900 - on the Ring, 25 – in centreGeometrical efficiency: about 50% (APD cell sizes) and about 47% (ring sector sizes)We will have the total amount of photoelectrons: <8-9> pe / ring per event track for Prototype Matrix and <16-18> pe / ring for full scale Matrix
w
Prototype Photosensitive Matrix
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 9)
MRS APD performances (CPTA, Moscow)
Measurements of MRS APD performances were carried outbyYu.Musienko on test benches at CERN APD Lab andD.Finogeev and Yu.Kupchinskiy at INR, Moscow
As example the dependence of the photondetection efficiency PDE on a light wavelength for MRS APDs of differenttypes is shown.
We plan to use “50V-APD” for our FARICH Prototype
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 10)
MRS APD performances (CPTA, Moscow)
For tests, the entrance windows of a fewAPDs was covered by a special wavelength shifter film (paint) developed by
Photonique SA (Geneva).
Dependences of the PDE on a light wavelength for MRS “50V-APDs” andthe “50V-APDs” + WLS-paint are shown.
As result the WLS-film increases thePDE of about two times at 450 nmand about ten times in the range 300-400 nm.
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 11)
Dependences of the Dark current, Gain and PDE (410 nm) on Bias [V]for “50V - MRS APD” with WLS-paint produced by CPTA (Moscow).
For the set of 925 MRS APD we use optimal Bias in a range of
Dark current [mkA] APD Gain (x10^6) PDE (410 nm) [%]
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
(slide 12)
Winston-cone holes for light-collection • For APD without Winston-• cone light collection (open• version) the mean value of• amplitude spectrum is • in 230 ch.
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
Results of CPTA APD cooling (APD coupled with copper plate ∆h = 1 mm)
0.1-17water option
0.7+8air option
3.0+22roomDark noise [MHz]T ºC
Cooling system for MRS APD
At -17 C Dark noisecan be decreased in about 20-30 times(until 0.1 MHz) (!)
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник
March 3, 2009 Применение MRS APD’s в прототипе FARICH-детектора для идентификации релятивистских частиц в эксперименте ALICE Yuri Kupchinskiy Совещание по применению лавинных диодов, ИЯИ РАН, Москва, Питомник