[論文レビュー] Challenges for RPCs and resistive micropattern detectors in the next few years

V. Peskov|arXiv (Cornell University)|Apr 10, 2012

Particle Detector Development and Performance参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、抵抗性平板器（RPC）および抵抗性マイクロパターン検出器に関する、性能最適化、材料革新、大面積検出器開発を焦点に、重要な課題と今後の方向性を特定している。RPCのスパーク保護特性とマイクロパターン検出器の高グレイン化および位置分解能といった特長を統合することを目的とし、CERNのLHCなどの次世代実験に向けた検出器技術の発展を図っている。

ABSTRACT

Nowadays RPCs are in a booming phase: they are successfully used in many experiments, including LHC; there are ambitious plans to use them in several upgrade detectors and in some new experiments as well as in various applications. The aim of this paper is to highlight the main challenges which the RPC community may face in the next few years and which were addressed in talks presented at this conference. Examples could be: new and difficult requirements from experiments (and their upgrades) and applications, optimization and improvements of the existing traditional detector designs, improvement of their characteristics (timing /rate performance, aging, dark current and so on), implementation of new more sensitive electronics, investigation of new materials, development of large- area detectors. We will also review the fast and very promising developments of another type of resistive electrode gaseous detector -micropattern detectors having at least one of their electrodes made of resistive materials. These innovative detectors combine in one design the best features of RPC (spark protection) and micropattern detectors (high granularity-high position resolution).

研究の動機と目的

• 次世代実験のアップグレードに伴い生じるRPCおよび抵抗性マイクロパターン検出器の技術的課題を特定・解決すること。
• 時間分解能、率耐性、老化耐性、暗電流低減の観点から検出器性能を向上させること。
• 感度および信頼性を向上させるための新素材および電子システムの探求。
• 高グレイン化と強固なスパーク保護機能を併せ持つ大面積抵抗性マイクロパターン検出器の開発を進める。
• 次世代用途に向け、マイクロパターン検出器の特長を従来のRPC設計に統合することを促進すること。

提案手法

• 2012年フラスカティで開催された第XI回抵抗性平板器および関連検出器ワークショップで報告された最新の進展と課題をレビューすること。
• LHCのアップグレードおよび新規検出器プロジェクトからの実験的要件を分析すること。
• 既存のRPCおよびマイクロパターン検出器の設計を評価し、性能上のボトルネックを特定すること。
• 高空間分解能と自己保護型スパーク特性を併せ持つマイクロパターン検出器における抵抗性材料の可能性を評価すること。
• 時間分解能および率性能を向上させるための新規電子回路および信号処理技術の調査。
• 放射線耐性、老化耐性、暗電流低減の観点から、材料科学分野の進展を調査すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 今後数年間において、RPCおよび抵抗性マイクロパターン検出器が直面する最も深刻な技術的課題は何か？
• RQ2 既存のRPC設計を、より高い率耐性と長寿命化を実現するように最適化する方法は何か？
• RQ3 新素材が老化や暗電流といった検出器特性の改善に果たす役割は何か？
• RQ4 マイクロパターン検出器技術を、従来のRPCのスパーク保護機能を組み込む形でどのように適合できるか？
• RQ5 今後の高エネルギー物理学実験に使用可能な大面積抵抗性マイクロパターン検出器をどのように開発できるか？

主な発見

• LHCのアップグレードおよび新規実験の進展に伴い、RPCコミュニティは時間分解能および率性能の向上を強く求められている。
• 老化および暗電流は、特に高率環境下で顕著な課題のままである。
• 抵抗性電極の暗電流低減および放射線耐性向上を目的として、新素材の開発が進められている。
• 高グレイン化と内在的なスパーク保護機能を併せ持つ抵抗性マイクロパターン検出器は、強く有望な技術である。
• 次世代検出器の性能ポentialを最大限に引き出すには、高度な電子回路の統合が不可欠である。
• 大面積検出器の開発は将来の応用にとって不可欠であるが、材料および製造プロセスにおける革新が求められる。