[论文解读] The Forward Proton Detector at D0

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

Radiation Detection and Scintillator Technologies被引用 6

一句话总结

本文介绍了费米实验室D0实验中前向质子探测器的设计与研发成果，提出采用闪烁纤维追踪器结合多阳极光电倍增管读出方案，以探测在极小角度散射的质子。主要贡献在于选型并验证了一套紧凑、高颗粒度的探测器系统，该系统专为测量质子-反质子碰撞中的弹性与边缘散射过程而优化。

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.

研究动机与目标

• 开发一种探测器系统，用于测量在费米超导对撞机（Tevatron）中质子-反质子碰撞下极小角度散射的质子。
• 在颗粒度、时间分辨率和抗辐射能力方面，识别并确定前向质子探测的最佳技术方案。
• 评估并选择一种符合D0实验前向物理计划严格要求的探测器概念。
• 为D0实验中专用前向质子探测器的建造提供技术基础。

提出的方法

• 选定基于闪烁纤维的探测器作为前向质子探测的主要技术方案。
• 选用多阳极光电倍增管（MAPMT）作为读出方案，以实现高空间与时间分辨率。
• 探测器研发包括模拟研究与原型测试，以评估在预期束流条件下的性能表现。
• 设计强调紧凑性与抗辐射能力，以适应靠近束流管道的有限空间。
• 系统针对弹性与边缘散射过程中质子的能量损失与散射角度测量进行了优化。
• 基于研发阶段的结果，提出了完整的探测器概念，包括几何结构、分块方式与读出电子学设计。

实验结果

研究问题

• RQ1 在D0实验中，哪种探测器技术能在颗粒度、时间分辨率与抗辐射能力之间实现最佳平衡，以实现前向质子探测？
• RQ2 采用MAPMT读出的闪烁纤维追踪器能否实现边缘物理研究所需的动量与角度分辨率？
• RQ3 在D0实验前向区域安装前向质子探测器的关键设计约束有哪些？
• RQ4 在真实束流与背景条件下，该探测器在模拟中的性能表现如何？
• RQ5 纤维段与读出通道的最优配置是什么，以实现高效的信号重建？

主要发现

• 选定采用多阳极光电倍增管读出的闪烁纤维追踪器作为前向质子探测器的最优技术方案。
• 研发工作表明，所选系统在空间与时间分辨率方面均达到足够水平，可实现对极小角度散射质子的测量。
• 原型研究证实，该探测器设计在预期运行条件下具备良好的抗辐射能力与机械稳定性。
• 该系统的紧凑几何结构使其能够安装于靠近束流管道的有限空间内。
• 所选设计方案可实现对弹性与边缘散射过程中质子能量损失与散射角度的精确测量。
• 研究成果为D0实验中前向质子探测器的建造提供了经验证的技术基线。