Одним из быстро развивающихся направлений в области новых детекторов элементарных частиц является разработка микро-канальных детекторов (Micro-Pattern) детекторов. ATLAS группа МИФИ принимает активное участие в разработке так называемых газовых пиксельных детекторов (GasPixel). Эта технология использует принцип МicroMegas камер, где в качестве детектирующего элемента используется пиксельные микросхемы.

Принцип действия МicroMegas камер показан на рис. 1. При пересечении газового промежутка (Drift gap) частицы производят ионизацию. Образовавшиеся электроны дрейфуют в направлении сетки (Micromesh) и попадают в область высокой напряженности электрического поля (Amplification gap) где происходит их размножение. Анодная плоскость разбита на чувствительные элементы (полоски или пиксели в зависимости от устройства камеры). Использования пиксельных чипов с размером пикселя 50-100 мкм позволяет получить детальную информацию о треке частицы в камере. На рис. 2 показаны треки пионов и электронов в GasPixel камере, заполненной ксеноном Справа показан трек электрона в плоскости пиксельного чипа, на котором отчетливо видны кластеры фотонов переходного излучения, поглощенные в камере. Цвет пикселя отражает амплитуду сигнала.

Использование газов с низкой диффузией (например DME/CO2 50%/50%) позволяет получить рекордное для газовых детекторов пространственное разрешение. Рис. 3 демонстрирует точность восстановления точки пересечения частицей плоскости чипа. Использование временной информации в каждом пикселе позволяет восстановить 3-х мерное положение трека частицы. Потенциальным преимуществом такого метода регистрации является возможность быстрого (в течение нескольких микросекунд) определения параметров трека на уровне электронного чипа, расположенного непосредственно на детектирующей ячейке. Это позволит реализовать быстрый трековый триггер 1-го уровня.

В настоящее время Группа МИФИ в ATLAS эксперименте также вступила в коллаборацию по модернизации мюонной системы, где будут использованы новые разработки трековых детекторов, основанных на технологии sTGC и МicroMegas (рис. 4 и 5 соответственно).

Технология sTGC представляет собой многопроволочную пропорциональную камеру с малым дрейфовым промежутком (1.4 мм). Координатная информация обеспечивается считыванием сигналов с 3мм полос катода камеры.

Технология МicroMegas использует модификацию, радикально улучшающую стабильность работы детектора. В этой технологии анодные полосы, расположенные с шагом 0.4 мм, закрыты резистивными полосами (как показано на рис. 5), что полностью исключает повреждения электроники в случае пробоя.

Публикации по теме:

1. F. Hartjes, N. Hessey, M. Fransen, S. Konovalov, W. Koppert, S. Morozov, A. Romaniouk, V. Tikhomirov, H. Van der Graaf, Test beam studies of the GasPixel transition radiation detector prototype, Nucl. Instr. Meth, A706 (2013) 59
2. А. Romaniouk, «A proposal for the GridPixel Tracker for the ATLAS sLHC upgrade», 1st International Conference on Micro Pattern Gaseous Detectors, 12-15 June, 2009. Kolympari, Crete, Greece

 

Контактное лицо:

Романюк Анатолий Самсонович