А.В. Кораблев ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ

;
gosudarstwennyj nau˜nyj centr rossijskoj federacii
institut fiziki wysokih —nergij
ifw— 2001-7
o—f
a.w. kORABLEW
optimizaciq struktury
—lektromagnitnogo kalorimetra
nAPRAWLENO W pt—
pROTWINO 2001
udk 539.1.074
m–24
aNNOTACIQ
kORABLEW a.w. oPTIMIZACIQ STRUKTURY “LEKTROMAGNITNOGO KALORIMETRA: pREPRINT ifw— 2001-7. –
pROTWINO, 2001. – 4 S., 2 RIS., 1 TABL., BIBLIOGR.: 2.
dLQ USTRANENIQ “FFEKTA KANALIROWANIQ W “LEKTROMAGNITNOM KALORIMETRE S PRODOLXNYM RASPOLOVENIEM SLOEW POGLOTITELQ I SCINTILLQTORA OTNOSITELXNO NAPRAWLENIQ NALETA@]IH ˆASTIC
PREDLOVENA NOWAQ STRUKTURA POGLOTITELQ I SCINTILLQTORA. pRIWODQTSQ REZULXTATY RASˆETA “NERGETIˆESKOGO RAZRE[ENIQ DLQ TAKOGO KALORIMETRA PRI RAZNYH ZNAˆENIQH GEOMETRIˆESKIH PARAMETROW.
Abstract
Korablev A.V. Optimization of Electromagnetic Calorimeter Structure: IHEP Preprint 2001-7. –
Protvino, 2001. – p. 4, figs. 2, tables 1, refs.: 2.
To avoid a channeling effect in electromagnetic calorimeter with scintillator and absorber layers that
are arranged along incident particles direction, a new structure of such detector is put forward. The values
of energy resolution are calculated for different geometry parameters.
c gOSUDARSTWENNYJ NAUˆNYJ CENTR
rOSSIJSKOJ fEDERACII
iNSTITUT FIZIKI WYSOKIH “NERGIJ, 2001
wWEDENIE
kALORIMETR S PRODOLXNYM RASPOLOVENIEM SLOEW POGLOTITELQ I SCINTILLQTORA IMEET
RQD PREIMU]ESTW PO SRAWNENI@ S POPEREˆNYM RASPOLOVENIEM. —TO PROSTOTA KONSTRUKCII,
PROSTOTA IZGOTOWLENIQ EGO SOSTAWNYH ˆASTEJ I SBORKI DETEKTORA [1]. nEDOSTATKOM TAKOGO
PODHODA QWLQETSQ ZAWISIMOSTX HARAKTERISTIK KALORIMETRA OT UGLA MEVDU TRAEKTORIEJ
ˆASTICY I PLOSKOSTX@ SCINTILLQTORA. dLQ USTRANENIQ “TOGO NEDOSTATKA RASSMATRIWAETSQ
KONSTRUKCIQ, QWLQ@]AQSQ DALXNEJ[IM RAZWITIEM PREDLOVENNOGO W [1] PODHODA. hARAKTERISTIKI TAKOGO KALORIMETRA ISSLEDOWALISX MODELIROWANIEM METODOM mONTE-kARLO.
1. kONSTRUKCIQ KALORIMETRA
nA RIS. 1 POKAZANA PRINCIPIALXNAQ SHEMA “LEKTROMAGNITNOGO KALORIMETRA. kAK I
W [1], KALORIMETR SOSTOIT IZ ˆEREDU@]IHSQ SLOEW SWINCA I SCINTILLQTORA, SOSTOQ]EGO
IZ DWUH POLOWINOK, MEVDU KOTORYMI RASPOLOVENO OPTIˆESKOE WOLOKNO S PEREIZLUˆATELEM.
tOL]INA SWINCA BYLA 0.3 MM, AKTIWNOGO WE]ESTWA — 1.1 MM. dLQ UWELIˆENIQ ODNORODNOSTI KALORIMETRA, PRIBLIVENIQ EGO K GOMOGENNOMU, SCINTILLQTOR RAZBIT NA NESKOLXKO
ˆASTEJ, MEVDU KOTORYMI WSTAWLENY PLASTINY SWINCA TOJ VE TOL]INY. w “TOM SLUˆAE
NA PUTI ˆASTICY WSEGDA BUDET SWINCOWYJ POGLOTITELX PRI L@BOM UGLE PADENIQ. w SLOQH
SCINTILLQTORA WSTAWKI IZ SWINCA SDELANY TAKIM OBRAZOM, ˆTO OTNO[ENIE OB˙EMOW SWINCA
I SCINTILLQTORA W TAKOM SLOE PRI NEIZMENNOJ EGO DLINE 400 MM BYLO RAWNYM 7/33. w
SREDNEM “TO SOSTAWLQET 26 X0 DLQ WSEGO DETEKTORA. ˜TOBY DOSTIˆX TAKOGO VE KOLIˆESTWA
RADIACIONNYH DLIN BEZ ISPOLXZOWANIQ WSTAWOK SWINCA W SLOI SCINTILLQTORA PRI GLUBINE
KALORIMETRA 400 MM NEOBHODIMO UWELIˆITX TOL]INU SLOEW POGLOTITELQ DO 6 MM.
rASˆET PROWODILSQ DLQ “LEKTRONOW S “NERGIEJ 25 g“w, PADA@]IH POD RAZNYMI UGLAMI
OTNOSITELXNO PLOSKOSTEJ SLOEW KALORIMETRA, ˆTOBY IZUˆITX WLIQNIE “FFEKTA KANALIROWANIQ NA “NERGETIˆESKOE RAZRE[ENIE DETEKTORA. nAIBOLX[EE WLIQNIE “TOGO “FFEKTA
PROISHODIT PRI NAPRAWLENII PUˆKA NALETA@]IH ˆASTIC PARALLELXNO SLOQM KALORIMETRA
I WKLAD UMENX[AETSQ S UWELIˆENIEM UGLA PADENIQ ˆASTIC [2]. pADA@]IE ˆASTICY BYLI
RAWNOMERNO RASPREDELENY NA PLO]ADI 28×28 MM2 W CENTRALXNOJ ˆASTI PEREDNEJ STENKI
KALORIMETRA. dLQ PROSTOTY POPEREˆNYE RAZMERY DETEKTORA BYLI WZQTY 1000×1000 MM2
I NE BYLO RAZBIENIQ OB˙EMA NA BA[NI.
1
rASˆET “NERGETIˆESKOGO RAZRE[ENIQ PROWODILSQ S POMO]X@ PROGRAMMY GEANT 3.21.
pRI “TOM NE UˆITYWALISX SPOSOB I OSOBENNOSTI SWETOSBORA, KOTORYE MOGLI BY POWLIQTX
NA REZULXTAT W REALXNOSTI DLQ KAVDOGO IZ WARIANTOW.
rIS. 1. kONSTRUKCIQ “LEKTROMAGNITNOGO KALORIMETRA S DOPOLNITELXNYMI PLASTINAMI SWINCA DLQ
PODAWLENIQ “FFEKTA KANALIROWANIQ.
2. rEZULXTATY
nA RIS.2 POKAZANY POLUˆENNYE RASˆETOM ZAWISIMOSTI “NERGETIˆESKOGO RAZRE[ENIQ
DETEKTORA OT UGLA MEVDU NAPRAWLENIEM NALETA@]IH ˆASTIC I PLOSKOSTQMI SLOEW KALORIMETRA DLQ WARIANTOW (B) I (V) WNUTRENNEGO STROENIQ DETEKTORA, SHEMATIˆESKI IZOBRAVENNYH W TABL. 1. wIDNO, ˆTO KALORIMETR SO WSTAWKAMI IZ SWINCA (WARIANT (B)) IMEET
LUˆ[EE “NERGETIˆESKOE RAZRE[ENIE PRI MALYH UGLAH PADENIQ ˆASTIC I BOLEE SLABU@
UGLOWU@ ZAWISIMOSTX PRI ZNAˆENIQH Θ > 30 MRAD PO SRAWNENI@ S KALORIMETROM, U
KOTOROGO TOL]INA SLOEW SWINCA UWELIˆENA DO 0.6 MM.
2
σ/E1/2, %
16
14
12
10
8
6
4
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Θ, mrad
rIS. 2. zAWISIMOSTX “NERGETIˆESKOGO RAZRE[ENIQ OT UGLA DLQ WARIANTOW (B) – ◦ I (V) – • (SM.
TABLICU 1).
tABLICA 1. rEZULXTATY RASˆETA “NERGETIˆESKOGO RAZRE[ENIQ KALORIMETRA.
√σ
E
tOL]INA SLOQ
SWINCA, MM
kOLIˆESTWO
WSTAWOK
(PRI
Θ=120 MRAD)
A
0.3
7
14.19
B
0.3
14
10.37
W
0.3
14
11.92
G
0.3
11
11.27
D
0.3
14
10.69
E
0.5
–
10.15
V
0.6
–
10.99
wARIANT
sTROENIE WNUTRENNEJ
STRUKTURY
3
w TABL. 1 PRIWEDENY ZNAˆENIQ “NERGETIˆESKOGO RAZRE[ENIQ KALORIMETRA DLQ RAZLIˆNYH WARIANTOW STROENIQ WNUTRENNEJ STRUKTURY DETEKTORA (IZOBRAVENNYH W TABLICE
SHEMATIˆNO) PRI PADENII ˆASTIC POD UGLOM 120 MRAD OTNOSITELXNO SLOEW KALORIMETRA. w
SLUˆAE WARIANTOW (E) I (V) UWELIˆENIE ˆISLA RADIACIONNYH DLIN DOSTIGAETSQ NE NALIˆIEM SWINCOWYH WSTAWOK W SLOQH SCINTILLQTORA, A UWELIˆENIEM TOL]INY SLOEW POGLOTITELQ
DO 0.5 MM (23 X0 ) I 0.6 MM (26 X0 ).
zAKL@ˆENIE
pREDLOVENA NOWAQ KONSTRUKCIQ “LEKTROMAGNITNOGO KALORIMETRA, KOTORAQ PRI ZNAˆENIQH Θ > 30 MRAD IMEET BOLEE SLABU@ ZAWISIMOSTX “NERGETIˆESKOGO RAZRE[ENIQ OT UGLA
PADENIQ ˆASTIC PO SRAWNENI@ S KALORIMETROM, OPISANNOM W RABOTE [1]. tAKOJ WARIANT MOVET BYTX ISPOLXZOWAN W TEH SLUˆAQH, KOGDA UGLOWAQ ODNORODNOSTX KALORIMETRA QWLQETSQ
BOLEE WAVNYM FAKTOROM, ˆEM KONSTRUKTIWNOE USLOVNENIE DETEKTORA.
aWTOR BLAGODARIT w.i. kRY[KINA ZA IDE@, CENNYE SOWETY I WNIMANIE, PROQWLENNOE
K “TOJ RABOTE, A TAKVE ZA PREDOSTAWLENNYJ RIS. 1.
sPISOK LITERATURY
[1] kRY[KIN w.i., lAP[IN w.g., mYSNIK a.i. I DR. // pt—, 1993, T. 3, S. 43.
[2] Abramov V.V., Goncharov P.I., Gorin A.M. et al. // Nucl. Instr. and Meth., a365, 1997,
p. 185.
rUKOPISX POSTUPILA 7 FEWRALQ 2001 G.
4
a.w.kORABLEW
oPTIMIZACIQ STRUKTURY “LEKTROMAGNITNOGO KALORIMETRA.
oRIGINAL-MAKET PODGOTOWLEN S POMO]X@ SISTEMY LaTEX.
rEDAKTOR l.f.wASILXEWA.
tEHNIˆESKIJ REDAKTOR n.w.oRLOWA.
pODPISANO K PEˆATI
16.02.01.
fORMAT 60 × 84/8.
pEˆ.L. 0,5.
uˆ.-IZD.L. 0,4.
tIRAV 130.
zAKAZ 40.
lr ß020498 17.04.97.
gnc rf iNSTITUT FIZIKI WYSOKIH “NERGIJ
142284, pROTWINO mOSKOWSKOJ OBL.
oFSETNAQ PEˆATX.
iNDEKS 3649.
iNDEKS 3649
p r e p r i n t 2001-7,
i f w —,
2001