ФРОНТ-ЭНД ЭЛЕКТРОНИКА И ФОТОСЕНСОРЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАЛОРИМЕТРА ЭКСПЕРИМЕНТА MU2E Атанов Николай Васильевич

Краткое описание

Атанов, Николай Васильевич.
Фронт-энд электроника и фотосенсоры для электромагнитного калориметра эксперимента mu2e : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.01 / Атанов Николай Васильевич; [Место защиты: Объединенный институт ядерных исследований]. - Дубна, 2020. - 188 с. : ил.
Оглавление диссертациикандидат наук Атанов Николай Васильевич
Введение
Глава 1. Эксперимент Mu2e. Описание эксперимента, создаваемой установки и фоновых процессов
1. Поиск новой физики в CLFV секторе
2. Эксперимент Mu2e. Постановка задачи, цели эксперимента
2.1. Вступление
2.2. Протонный пучок и его структура
2.3. Ожидаемый фон
2.3.1. Распад мюонов на орбите
2.3.2. Захват мюона ядром
2.3.3. Радиационный захват пи-мезона
2.3.4. Высокоэнергетичные электроны пучка (~100 МэВ)
2.3.5. Запаздывающие частицы
2.3.6. Космические лучи
3. Экспериментальная установка. Краткое описание
3.1. Общий обзор
3.2. Система соленоидов
3.2.1. Первичный соленоид и мишень
3.2.2. Транспортный соленоид
3.2.3. Детекторный соленоид
3.2.4. Детекторная мишень
3.3. Трековый детектор
3.4. Электромагнитный калориметр
3.4.1. Общая концепция
3.4.2. Требования к калориметру, функционал
3.4.3. Архитектура калориметра
3.4.3.1. Общее описание конструкции и систем
3.4.3.2. Сцинтилляционные кристаллы
3.4.3.3. Фотодетекторы
Глава 2. Фронт-энд электроника электромагнитного калориметра
1. Система сбора данных электромагнитного калориметра
2. Шумы считывающей электроники и оценка их влияния на разрешение калориметра
2.1. Влияние шумов фронт-энд электроники на энергетическое разрешение
2.2. Влияние шумов фронт-энд электроники на временное разрешение
2.3. Итоговый результат
3. Плата предусилителя и линейного регулятора
3.1. Общие сведения
3.2. Усилители
3.2.1. Характеристики и требования
3.2.2. Предложенное решение и анализ
3.2.2.1. Входной каскад
3.2.2.2. Усилительный каскад
3.2.2.3. Формирователь
3.2.2.4. Выходной дифференциальный драйвер
3.2.3. Схемотехническое моделирование
3.2.4. Измерения
3.3. Линейный регулятор
3.3.1. Требования и характеристики
3.3.2. Предложенное решение, анализ
3.3.2.1. Понижающий транзисторный блок
3.3.2.2. Делитель обратной связи
3.3.2.3. Компаратор и установка опорного напряжения
3.3.3. Схемотехническое моделирование
3.3.4. Измерения
3.4. Вспомогательные системы
3.4.1. Схема выбора коэффициента усиления
3.4.2. Датчик температуры
3.4.3. Токовый монитор
3.4.4. Регулятор напряжения питания предусилителя
3.4.5. Шина цифрового интерфейса
4. Плата концентратора и распределения напряжения
5. Дигитайзер
6. Выводы
Глава 3. Тестирование электроники и прототипа CsI калориметра
1. Радиационная стойкость
1.1. Радиационная стойкость кристаллов
1.2. Радиационная стойкость SiPM
1.3. Радиационные тесты фронт-энд электроники
1.3.1. Описание тестируемых плат
1.3.1.1. Модификации плат FEE v1
1.3.1.2. Радиационно-стойкий регулятор напряжения в цепи питания FEE
1.3.1.3. Плата концентратора
1.3.1.4. Макетные платы с радиационно-стойкими ЦАП и АЦП
1.3.2. Гамма-излучение
1.3.2.1. Первые тесты
1.3.2.2. Последующие тесты
1.3.2.3. Облучение платы концентратора
1.3.3. Нейтроны
1.3.4. Итоговый результат
2. Вакуумные тесты
2.1. Введение
2.2. Теоретическая оценка значения напряжения пробоя для плат FEE
2.3. Экспериментальное исследование значений напряжения пробоя для плат FEE
2.3.1. Оборудование и схема эксперимента
2.3.2. Измерение и результаты
3. Система тестирования и измерения основных характеристик предусилителей
4. Прототип электромагнитного калориметра Module0
4.1. Конструкция прототипа калориметра
4.2. Реконструкция времени
4.3. Предварительная проверка временного разрешения космическим излучением
4.4. Тестовый сеанс для Module0 в BTF. Экспериментальная установка
4.5. Калибровки
4.6. Анализ данных, полученных в тестовом сеансе
5. Выводы
Глава 4. Исследование сцинтилляционного детектора на основе кристалла BaF2 и микроканального фотоумножителя с AlGaN-фотокатодом для электромагнитного калориметра второй фазы эксперимента Mu2e
1. Введение
2. Электромагнитный калориметр для Mu2e-II
2.1. Основные задачи и требования
2.2. Общая концепция, структура
2.2.1. Кристаллы
2.2.2. Фотосенсоры
2.2.3. Считывающая электроника
2.2.4. Фронт-энд электроника
2.2.5. Дигитайзер
3. МКП с AlGaN фотокатодом как фотосенсор для калориметра
3.1. Введение
3.2. AlGaN соединения для фотодетекторов UVC диапазона
3.3. Изготовление фотокатодов и сборка фотоэлектронных умножителей
3.4. Сцинтилляционный детектор заряженных частиц с кристаллом BaF2 с подавлением медленной компоненты излучения. Тесты на космическом излучении
3.5. Влияние на энергетическое и временное разрешение
4. Выводы
Заключение
Литература
Введение