[论文解读] SuperB Progress Reports -- Detector

SuperB Collaboration, E. Graugés+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2010

Distributed and Parallel Computing Systems被引用 12

一句话总结

本文报告了截至2010年6月超级B探测器设计的最新进展，详细介绍了硅顶点追踪、量能器和触发系统方面的进展。该设计采用成本优化、模块化结构，结合了B工厂的经验与新型技术（如MAPS和LYSO晶体），预计建设与调试周期略长于五年。

ABSTRACT

This report describes the present status of the detector design for SuperB. It is one of four separate progress reports that, taken collectively, describe progress made on the SuperB Project since the publication of the SuperB Conceptual Design Report in 2007 and the Proceedings of SuperB Workshop VI in Valencia in 2008. The other three reports relate to Physics, Accelerator and Computing.

研究动机与目标

• 向科学界更新2007年概念设计报告和2008年巴伦西亚研讨会以来超级B探测器设计的最新状态。
• 详细说明硅顶点追踪器、电磁量能器和触发/数据获取系统等关键子系统的进展。
• 基于B工厂（BaBar）经验与新技术整合，提供全面的成本估算与建设日程。
• 识别探测器子系统中的关键问题与研发挑战，特别是抗辐射能力与数据读出可扩展性方面。
• 为未来建设确立基准设计方案，强调组件的可重用性与成本效益。

提出的方法

• 探测器设计采用混合方法，结合现有BaBar基础设施与新技术，如MAPS（单片有源像素传感器）和LYSO闪烁晶体。
• 成本估算基于BaBar经验、供应商报价与工程估算，并考虑通货膨胀与经验教训调整。
• 硅顶点追踪器（SVT）设计包含Layer0的多种选项，如striplets、混合像素与MAPS，并在背景条件下开展性能研究。
• 量能器系统（圆柱体、前向与后向端盖）采用LYSO晶体、APDs与MPPCs，支撑结构与读出电子学基于原型数据估算。
• 触发与数据获取系统通过从BaBar系统扩展建模，针对更高的数据速率与更优的系统集成进行调整。
• 安装与调试日程基于从BaBar拆卸与重新组装的详细时间表，包括宇宙射线测试。

实验结果

研究问题

• RQ1 超级B探测器如何实现对稀有B介子衰变所需的顶点分辨率与粒子识别性能？
• RQ2 在高亮度B工厂环境中，如何实现高数据率、高精度追踪与量能测量的最具成本效益与可扩展的解决方案？
• RQ3 BaBar组件在多大程度上可被重用？新探测器构型需要进行哪些修改？
• RQ4 探测器子系统的最关键技术与成本驱动因素是什么？设计阶段如何应对不确定性？
• RQ5 如何重新设计触发与数据获取系统，以应对更高的数据速率，同时保持低延迟与高效率？

主要发现

• 基准探测器设计整合了先进技术，如使用MAPS作为硅顶点追踪器，以及在前向与后向量能器中使用LYSO晶体。
• 成本估算基于供应商报价、BaBar经验与工程判断，圆柱体量能器的可重用价值通过考虑通货膨胀的调整方法纳入估算。
• 总建设与调试周期预计略长于五年，从最终设计与技术设计报告（TDR）完成后开始。
• 尽管主动探测器组件成本相对较低，电子学与光电探测器仍是仪器通量返回（IFR）部分的主要成本驱动因素。
• 触发与数据获取系统采用混合方法估算：对相似组件从BaBar系统扩展估算，对新或重新设计的子系统则直接估算。
• 设计中包含集中式开发工作与系统升级的预留，其依据来自BaBar在线系统去中心化演进的经验教训。