Совещание состоялось 16-го февраля 2023, https://indico.jinr.ru/event/3516/
1. Новости экспериментального зала SPD / Ливанов А.Н.
* На текущий день пол в на нулевом уровне и приямке SPD используется для складирования
элементов коллайдера.
* Армированный участок между рельсовых путей приямка используется для временного хранения
железобетонных блоков биологической защиты. Примерный суммарный вес блоков ~450 тонн.
2. Текущие размеры PID детекторов SPD / Корзенев А.Ю.
* Представлена предварительная схема установки после увеличения ее диаметра на 20 см
и длины на 30 см (С.Суховаров и А.Шунько).
* Изменения в радиальных размерах установки распределены следующим образом:
- Размеры ITS и ST не меняются.
- Радиальная толщина барреля TOF (включая DIRC) увеличилась на 6 см.
- Радиальная толщина барреля ECal увеличилась на 2 см до 57 см. Это размер
размер ячеек ECal, включая всю электронику, предполагавшийся в CDR.
- Радиальная толщина криостата СП магнита увеличилась на 2 см, что включает
в себя увеличение толщины внутренней обечайки, на которой будет крепится ECal.
- Радиальные размеры зазоров не изменялись.
* Дополнительный объем, связанный с увеличением в размерах установки по пучку,
целиком отводится на черенковский детектор, т.е. толщина черенковского детектора
увеличилась с 16 см до 30 см.
* Проведена оптимизация размеров камер MRPC/TOF, а также их расположение в барреле.
Текущие размеры корпуса: 46 х 44 см2, 32 стрипа шириной 11 мм и шагом 13.5 мм.
Камеры расположены внахлест, чтобы избегать неактивных зон. Они группируются
по 9 штук в ряд вдоль оси детектора. Камеры расположены в ряд в виде елочки.
3. НЕКОТОРЫЕ КОММЕНТАРИИ к опыту участия в создании черенковского детектора DIRC PANDA / Додохов В.Х.
* Доклад составлен по материалам работ, выполненных группой Водопьянова А.С. в
эксперименте PANDA примерно 10 лет назад. Основные компоненты детектора:
- Кварцевый радиатор прямоугольной формы. Состоит из кварцевого стекла (fused silica)
длиной 2 х 1.2м = 2.4м. Радиатор заключен в контейнер, который может быть изготовлен
из алюминия или углепластика. На одном конце устанавливается зеркало, а с на
противоположной стороне окно, через которое черенковсие фотоны попадают на фотоприемники.
- Фотоприемник. В DIRC PANDA используются MCP-PMT с каналами диаметром 10 μm с
увеличенным временем жизни (выдерживает интегральный заряд на аноде > 5 C/cm2).
Представляют собой матрицу 8 х 8 пикселей, где размер пикселя 6 × 6 mm2. Покрывается
80% активной области. Квантовая эффективность QE = 22%. Средний темновой ток
составляет 10 kHz/cm2. Усиление ~106 с разбросом между пикселями меньше чем 2.
Фотоприемники схожего типа в России производятся компанией "Баспик" (Владиковказ).
* В 2019 оценка стоимости для базовой конструкции PANDA Barrel DIRC с тремя радиаторами
на сектор составляла около 4.1 MEUR и 3.6 MEUR в зависимости от концепции принятой для
детектора.
Комментарий АК: если предполагать, что сечение контейнера с кварцевыми радиаторами SPD
точно такое же как в PANDA, то потребуется 32 контейнера (16 контейнеров в PANDA).
Кроме того, длина кварцевых радиаторов должна быть на ~1м больше. Т.е. масштаб цены
DIRC в SPD составляет ~10 MEUR.
* Требования к качеству производства радиатора:
- Шероховатость боковой поверхности радиатора должна быть не хуже 1 нм.
- Шероховатость торцевых поверхностей - не хуже 2.5 нм.
- Параллельность противоположных боковых сторон - не хуже 0.25 mrad.
- Перпендикулярность боковой и торцевой сторон - не хуже 0.5 mrad.
- Разнотолщинность вдоль всей длины радиатора должна быть не хуже 25 мкм.
* Требования к расширительному объему (кварцевая призма) менее строгие:
- Длина 300 +/- 1 mm и ширина 160 (+0/-1) mm.
- Угол раствора 33 +/- 1 градуса.
* Для прототипов радиатора в PANDA были выбраны две марки кварцевого стекла:
- KS-4V (Россия) - заявлено как специальное радиационностойкое кварцевое стекло.
- Spectrosil 2000 (Saint-Gobain Quartz) - было использовано в эксперименте BaBar
для радиаторов DIRC.
* С российской стороны были заказаны (часть из них находится в ЛФВЭ):
- 10 заготовок размером 20х38х303 мм3 из KS-4V.
- 4 заготовки размером 20х38х908 мм3 из Spectrosil 2000.
Полировка производилась на Лыткаринском заводе оптического стекла (АО ЛЗОС). Сейчас
это предприятие входит в состав Холдинга АО «Швабе» Государственной корпорации Ростех.
Все необходимые требования по точности полировки были достигнуты.
4. Еще о черенковских детекторах SPD / Куликов А.В.
* В докладе приводится сравнение характеристик 3-х типов черенковского детектора,
который будет расположен в эндкапе установки. В качестве радиатора для всех 3-х
типов используется аэрогель. Детектор представляет собой диск с внешним диаметром
2x85=170 см и внутренним 2x15=30 см, тонщиной 30 см. Площадь детектора примерно 2 м2.
- Пороговый счетчик. Данный тип счетчика приводится в SPD TDR как базовый. Для
идентификации используется только информация о числе фотонов. Угол излучения
фотонов не измеряется, что является недостатком данного типа и ограничивает
область применения. Концепция детектора взята из детектора ASHIPH КЕДР.
Полное число каналов равно 256.
- RICH, где в качестве фотодетектора используются кремниевые MPPC. Концепция детектора
взята из ARICH Belle-2, где регистрируются прямые черенковские фотоны (без отражения
и фокусировки). Излучение происходит в слое аерогеля толщиной 4 см. Полученные
таким образом фотоны пересекают газовый зазор ~20 см и детектируются матрицей MPPC.
Полное число каналов равно ~450'000 для MPPC размером 3x3 мм2.
Комментарий АК: типичная частота темнового счёта MPPC размером 3x3 мм2 равна ~1MHz,
что сравнимо с частотой событий SPD, т.е. большинство MPPC в каждом событии будут
засвечены. MPPC большого размера не годятся для регистрации однофотонных событий.
- RICH, где в качестве фотодетектора используются GEM или Micromegas с фотокатодом
из CsI для перевода УФ-фотонов в первичные электроны. Принцип детектирования тот же,
что и в предыдущем типе. Используется в черенковских детекторах ALICE, COMPASS,
HADES, STAR. Вопрос с уровнем шума необходимо проработать.
Полное число каналов равно ~160'000.
* Последний тип детектора на текущий момент выглядит наиболее привлекательным. В целом,
необходимо более аккуратно проработать концепцию детектора. Просмотреть статьи
предидущих экспериментов. Также нужна группа, которая бы вела данное направление.
