基于有源硅像素探测器的高能粒子束流望远镜研究

发布时间：2024-02-03 19:38

　　随着粒子物理学科的发展,粒子探测器规模越来越庞大,结构越来越复杂,对探测精度的要求也越来越高。在探测器的研发过程中,使用能量和方向都可调控的粒子实验束对其进行性能测试和刻度是必不可少的环节。使用实验束对探测器进行测试,特别是需要测试其位置分辨率、探测效率参数时,一般需要使用实验束配套的高精度粒子径迹探测系统,用来测量粒子径迹信息,这就是束流望远镜系统。作为测量工具,一般需要束流望远镜系统拥有比被测探测器更好的性能参数。自从硅像素探测器发展成熟以来,由于其具有高位置分辨、高集成度、快响应时间、低噪声以及极低物质量的优点,也逐渐被应用于束流望远镜设计中,这种束流望远镜系统称为硅像素束流望远镜。为了提升束流使用效率,同时也为了更好的模拟真实的对撞机实验环境,世界上的主要实验束都在寻求实现更高的亮度,目前国际上已有的硅像素束流望远镜相关性能都不能满足逐渐增长的性能需求。在此背景下,本论文作者所在实验室即与DESY合作,展开了新一代硅像素束流望远镜的相关研究。经过调研和比较,本论文选用了各参数均能满足DESY实验束相关需求的ALPIDE硅像素探测器,展开了束流望远镜系统设计相关研究。基于对束流望...

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.2BEPC实趁角灿自阴公示傲圈

气体探测器形状设计较为灵活，灵敏区面积可以做到很大，且用较低的成就可以得到较高的性能。上述两种基于气体探测器的束流望远镜系统继承了气体??探测器的优点，拥有很大的灵敏区面积，成本较低，但其最终能实现的位置分辨??率受限于丝间距，很难达到优于１００微米的水平，单位面积允许的事例率也....

图１．４?ＡＬＩＣＥ?１束流望远镜层组照片??

８１９２个像素点，每个像素点尺寸为５（Ｈｉｍｘ４００｜ｉｍ，整个灵敏区面积为??１２．８ｍｍｘｌ２．８ｍｍ。ＡＬＩＣＥ１读出芯片以列为单位对像素阵列信号进行读出，单片??的读出时间为２５．６微秒。搭建束流望远镜所使用的每个层组模块如图１．妒７１所??示，由４块ＡＬＩＣＥ１复合型硅....

图１．５?ＥＵＤＥＴ束流望远镜系统架构??８??

１８．４ｎｍｘｉ８．４｜ｉｍ，以１１５２列＞＜５７６行的像素阵列覆盖了?２１．２ｍｍｘｌ０．６ｍｍ的灵敏??区面积，芯片厚度为５０微米［２１＿２２】。??ＥＵＤＥＴ束流望远镜的系统架构如图１．５所示［｜８］，它由六层ＭＩＭＯＳＡ２６芯片??层组组成。在ＤＥＳＹ使用５ＧｅＶ的正负电....

图１．６?ＦＥ－丨４束流望远镜示意图??

４００ＭＨｚ／ｃｍ２。每个层组的复合型探测器由一片ＦＥ－Ｉ４芯片及与之绑定在一起的??２００微米厚的硅像素探测器组成，每个层组还包括１００微米厚的铝制支撑结构。??整个束流望远镜系统包括６个层组，如图１．６所示［２４］，其中４片沿Ｘ方向安装，??２片沿Ｙ方向安装。ＦＥ－Ｉ４芯片具....

本文编号：3894567