Студенческая научно-образовательная программа ИЦФР 2012 Коротко о детекторах частиц Сергей Геннадьевич Белогуров, к. ф. -м. н. , с. н. с. ИТЭФ, доцент МГТУ им. Баумана
2 План лекции • Сечение, как мера вероятности взаимодействия • Взаимодействие частиц и излучения с веществом • Основные параметры детекторов • Некоторые типы детекторов • Решаемые задачи • Рекомендуемое чтение
3 Сечение, как мера вероятности взаимодействия N – частота взаимодействий, 1/c j – налетающий поток, 1/см 2/c n – концентрация частиц мишени, 1/см 3 S – площадь мишени, см 2 l – толщина мишени, см s – сечение взаимодействия, см 2 1 barn = 10 -24 см 2 N = jn. Slσ Дифф. cечение, dσ/d
Взаимодействие частиц и излучения с веществом Заряженные частицы – ионизационные потери, многократное рассеяние, тормозное излучение, черенковское излучение, переходное излучение Адроны – ядерные взаимодействия (упругие, неупругие, скалывание) Фотоны – фотоэффект, эффект Комптона, рождение е+е- пар Нейтрино – обратный бета распад +n → p+e- 4
Взаимодействие частиц и излучения с веществом Результат ионизации: возбуждение и ионизация среды, дельта-электроны 5
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 6
Взаимодействие частиц и излучения с веществом Кривая Брэгга 7
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 8
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 9
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 10 Спектр тормозного излучения Pb указан гамма- фактор электрона
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 11 Черенковское излучение. Заряженная частица движется быстрее скорости света в среде
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 12
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 13
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 14
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 15
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 16
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 17 Ядерное взаимодействие протон-протон
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 18
Взаимодействие частиц и излучения с веществом 19
Основные параметры детекторов - Эффективность (вероятность регистрации) - Отклик (линейность, величина сигнала, отношение сигнал/шум) - Порог - Пространственное разрешение (точность измерения) - Разрешающая способность (различить два близких трека) - Временное разрешение - Быстродействие, загрузка - Энергетическое разрешение - Дискриминирующая способность (типы частиц) - Радиационная стойкость - Легкость обслуживания 20
Детектор: Газовый ионизационный 21
Детектор: Газовый ионизационный 22
Детектор: Газовый ионизационный 23
Детектор: Газовый ионизационный 24
Детектор: Газовый ионизационный 25
Детектор: Газовый ионизационный 26
Детектор: Газовый ионизационный 27
Детектор: Газовый ионизационный 28
Детектор: Si Фактор Фано F=0. 1 29
Детектор: Si 30
Детектор: Si 31
Детектор: Si 32
Детектор: Si 33
Детектор: Ge 34
Детектор: Сцинтиллятор 35
Детектор: Сцинтиллятор (органический) 36
Детектор: Сцинтиллятор (органический) 37
Детектор: Сцинтиллятор (неорганический) 38
Детектор: Сцинтиллятор (неорганический) 39
Детектор: RICH 40
Детектор: RICH 41
Детектор: TRD 42
Детектор: TRD 43
Фотодетекторы 44
Фотодетекторы 45
Фотодетекторы 46
Фотодетекторы 47
Фотодетекторы 48
Фотодетекторы 49
Решаемые задачи Нахождение трека частицы и измерение импульса по кривизне в МП - Si трекер (стриповый или пиксельный) - TPC Измерение энергии частицы или струи - калориметры (адронные, ЭМ; гомогенные, sampling) - спектроскопические детекторы (Ge, сцинт. ) Идентификация частиц - RICH - TRD - TOF - мюонные детекторы 50
51
52 Рекомендуемое чтение http: //www. kip. uni-heidelberg. de/~coulon/Lectures/Detectors/ http: //vsharma. ucsd. edu/lhc/LHC-Physics-Talks/particle-detectors/ http: //www-physics. lbl. gov/~spieler/physics_198_notes_1999/
Скачать презентацию Студенческая научно-образовательная программа ИЦФР 2012 Коротко о детекторах
StudProg2012-detectors.pptx