[論文レビュー] The Forward Proton Detector at D0

G. A. Alves|ArXiv.org|Apr 10, 1998

Radiation Detection and Scintillator Technologies被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、フェルミラブのD0実験における前方陽子検出器の設計およびR&D結果を提示しており、非常に小さな角度で散乱する陽子を検出するため、マルチアノードフォトマルチプライア（MAPMT）読み出しを備えたシンチレーティングファイバー・トラッカーを提案している。主な貢献は、陽子-反陽子衝突における弾性過程およびディファラクティブ過程の測定を最適化した、コンactで高密度グレインの検出器システムの選定と検証である。

ABSTRACT

We present the first results of detector R & D done for the proposed Forward Proton Detector at D0. From a menu of options we have chosen a scintillating fiber based detector with multi-anode photomultiplier readout.

研究の動機と目的

• テバトロンにおける陽子-反陽子衝突で非常に小さな角度に散乱する陽子を測定できる検出器システムの開発を目的とする。
• 空間分解能、時間分解能、放射線耐性の観点から、前方陽子検出に最適な技術の特定を目的とする。
• D0実験の前方物理学プログラムが求める厳しい要件を満たす検出器コンセプトの評価と選定を目的とする。
• D0における専用の前方陽子検出器の建設に技術的基盤を提供することを目的とする。

提案手法

• 前方陽子検出の主たる技術として、シンチレーティングファイバーに基づく検出器が選定された。
• 高い空間分解能および時間分解能を実現するため、マルチアノードフォトマルチプライア（MAPMT）が読み出し技術として選ばれた。
• R&Dでは、想定されるビーム条件下での性能評価を目的としたシミュレーション研究およびプロトタイプの試験が実施された。
• ビームパイプ付近の限られた空間に収まるよう、コンact性と放射線耐性に優れた設計が重視された。
• 弾性およびディファラクティブ過程における陽子の運動量損失および散乱角度の測定を最適化した。
• R&Dフェーズの結果を基に、幾何形状、セグメンテーション、読み出し電子回路を含む、包括的な検出器コンセプトが開発された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 D0における前方陽子検出に最適な技術は、空間グレイン、時間分解能、放射線耐性のバランスをどのように達成するか？
• RQ2 MAPMT読み出しを備えたシンチレーティングファイバー・トラッカーは、ディファラクティブ物理学に必要な運動量および角度分解能を達成できるか？
• RQ3 D0実験の前方領域に前方陽子検出器を設置するにあたり、重要な設計制約は何か？
• RQ4 実際のビームおよびバックグラウンド条件の下で、提案された検出器はシミュレーションでどの程度の性能を示すか？
• RQ5 信号再構築の効率を高めるために、ファイバー・セグメントおよび読み出しチャネルの最適な構成は何か？

主な発見

• マルチアノードフォトマルチプライア（MAPMT）読み出しを備えたシンチレーティングファイバー・トラッカーが、前方陽子検出器の最適技術として選定された。
• R&Dの結果、選定されたシステムは、非常に小さな角度に散乱する陽子を測定するのに十分な空間分解能および時間分解能を達成していることが示された。
• プロトタイプの試験により、想定される運用条件下での放射線耐性および機械的安定性が確認された。
• コンactな幾何形状のおかげで、ビームパイプ付近の限られた空間に設置可能である。
• 選定された設計により、弾性およびディファラクティブ過程における運動量損失および散乱角度の正確な測定が可能になった。
• これらの結果により、D0における前方陽子検出器の建設に向けた検証済みの技術的基盤が得られた。