Sposób detekcji
Zarówno w bliskim jak i dalekim detektorze warstwa scyntylacyjna o grubości 1 cm naklejona jest na płytę stalową o grubości 2,54 cm (1 cal). Z przyczyn technicznych pomiędzy kolejnymi naprzemiennymi warstwami w ND i FD znajduje się ok. 4 cm szczelina powietrza. Warstwa scyntylacyjna składa się z wielu podłużnych polistyrenowych pasków otoczonych koszulkami z dwutlenku tytanu o grubości 0,25 mm (rys. 3.11) w celu odizolowania od światła zewnętrznego (tzw. reflektor). Każdy pasek scyntylacyjny posiada szerokość 4 cm. Wzdłuż całej jego długości biegnie światłowód i dla ND (FD) zakończony jest wyjściem (dwoma wyjściami). Paski scyntylacyjne w jednej płaszczyźnie pogrupowane są w moduły po 20 lub 28 pasków (rys. 3.11 i 3.12). Każdy moduł posiada długość do 6 m w ND lub do 8 m w FD. W całym dalekim detektorze jest w sumie około 100 000 pasków scyntylacyjnych.
Rysunek 3.11: Pasek scyntylacyjny i jego przekrój [9]
  |
Rysunek 3.12: Moduł pasków scyntylacyjnych w trakcie konstrukcji [10]
  |
Rysunek 3.13: Schemat rozmieszczenia modułów pasków scyntylacyjnych i ich wyjść światłowodowych na przykładzie dalekiego detektora [26]
 |
Przechodząca przez pasek scyntylacyjny cząstka powoduje emisję fotonów (średnio min. 4,7 fotonów na wyjściu paska). Następnie fotony zbierane są przez umieszczony w rowkowym wyżłobieniu w scyntylatorze zielony światłowód WLS (ang. Wavelength Shifting Fiber) o średnicy 1,2 mm [8]. Posiada on podwójną otoczkę rdzenia: warstwę wewnętrzną z akrylu oraz zewnętrzną z polifluoru. Sam rdzeń to polistyren izotropowy optycznie typu non-S, w którym łańcuchy polistyrenowe nie leżą wzdłuż osi. Dzięki światłowodowi WLS długość fali światła jest zmieniana na optymalniejszą do dalszej analizy. Po wyjściu ze scyntylatora światło (czyli sygnał od zarejestrowanej cząstki) biegnie już światłowodem przezroczystym (rys. 3.14) o długości ok. 1 m do wieloanodowych fotopowielaczy (PMT). W fotopowielaczu sygnał ulega wzmocnieniu około miliona razy.
Rysunek 3.14: Schemat paska scyntylacyjnego i wyprowadzenia sygnału [10]
 |
W przypadku obu detektorów eksperymentu MINOS stosuje się dwa typy fotopowielaczy: M16 i M64 (rys. 3.15). Pierwszy typ posiada macierz 4×4 kanałów (pikseli) i jest stosowany w dalekim detektorze. Fotopowielacz M64, posiadający macierz 8×8 pikseli, zastosowano w bliskim detektorze. W przypadku ND do jednego piksela podłączono 1 lub 4 (w części spektrometrycznej) światłowody. Dla FD zastosowano 8 światłowodów na piksel [31] [16] [8] [11].
Rysunek 3.15: Fotopowielacze M16 (z lewej) i M64 (z prawej) [11]
 |
Dzięki zastosowaniu tego typu urządzeń, sygnał optyczny pochodzący z detektora zamieniany jest na sygnał elektryczny, a następnie wzmacniany. Przeciętny mion przechodzący przez detektor wytwarza około 8-12 fotoelektronów na płaszczyznę [22].
Rysunek 3.16: Schemat ułożenia warstw stali i scyntylatora w kolejnych płaszczyznach U i V [11]
 |
Rysunek 3.17: Schemat przestrzenny warstw detekcyjnych [27]
 |
Dzięki temu, iż kolejne warstwy stalowo-scyntylacyjne ułożone są naprzemiennie pod kątem prostym względem siebie (rys. 3.16 i 3.17), istnieje możliwość trójwymiarowej rekonstrukcji toru przechodzącej cząstki. Oba detektory są w stanie zmierzyć sygnał (energię) pozostawiony przez przechodzącą cząstkę oraz współrzędną czasową.
W przypadku obu detektorów wprowadzono nowy układ współrzędnych UVZ, który jest ustawiony pod kątem 45° względem układu XYZ (płaszczyzna XZ jest równoległa do płaszczyzny ziemi). Współrzędne Z obu układów (wzdłóż osi wiązki) są sobie tożsame. Na rysunku 3.16 wprowadzono oznaczenia płaszczyzn jako U oraz V dla odróżnienia ich wzajemnej orientacji.
Na rysunkach 3.18 i 3.19 przedstawiono przykładowe oddziaływania neutrin zarejestrowanych w bliskim i dalekim detektorze przy użyciu oprogramowania do wizualizacji przypadków Event Display [10].
Rysunek 3.18: Przykłady oddziaływań mionów zarejestrowanych w ND [10]
 |
Rysunek 3.19: Przykład oddziaływania mionu zarejestrowanego w FD [12]
 |
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.