Приведены результаты измерений временного и энергетического разрешений для четырех прототипов электромагнитного калориметра PHOS эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере ЦЕРН. Каждый из прототипов состоит из девяти одинаковых детектирующих элементов, собранных в виде матрицы 3 × 3. Основой детектирующего элемента является неорганический сцинтиллирующий кристалл вольфрамата свинца PbWO 4 длиной 180 мм с поперечным сечением 22 × 22 мм 2 , просматриваемый с торца фотодетектором. В качестве фотодетекторов использовались лавинные фотодиоды и кремниевые фотоумножители различной чувствительной площади (Hamamatsu, Япония). Измерения проведены при температуре 17.5°C на электронной компоненте вторичных пучков частиц протонного синхротрона PS в ЦЕРН в диапазоне импульсов от 1 до 10 ГэВ/ с .
— The time and energy resolutions were measured for four prototypes of the PHOS electromagnetic calorimeter for the ALICE experiment at the Large Hadron Collider at CERN. Each prototype was made up of nine identical detection elements assembled as a 3 × 3 array. The detection element was based on a lead tungstate (PbWO 4 ) scintillating crystal with a length of 180 mm and a cross section of 22 × 22 mm 2 , which was viewed from its end face by a photodetector. Avalanche photodiodes and silicon photomultipliers with different active areas (Hamamatsu, Japan) were used as photodetectors. The measurements were made with the electron component of secondary particle beams of the PS proton synchrotron at CERN in the momentum range of 1−10 GeV/ c at a temperature of 17.5°C.
It is shown that an increase in the area of photodetectors allows the PHOS electromagnetic calorimeter of the ALICE experiment to operate at room temperature with better spectrometric characteristics. The linearity of the calorimeter response has been investigated in the 1–110 GeV energy range using both Hamamatsu S8664-1010 avalanche photodiodes with a large area (10 × 10 mm2) and arrays of MPPC Hamamatsu S12572-015C silicon photomultipliers with a sensitive area of 6 × 6 mm2. The calorimeter based on avalanche photodiodes is linear in the energy range under investigation compared to a calorimeter composed of silicon-photomultiplier arrays.
A movable electrophysical capacitor installation with a 250-kJ maximum bank energy, which generates intense neutron pulses, is described. A current pulse generator with a capacitive energy storage forms the basis of the installation. When the initial voltage at the capacitor bank is up to 35 kV, the installation ensures a flow of current pulses with amplitudes of up to 2 MA in a gas-discharge plasma-focus chamber, which is filled with an equal-component deuterium-tritium (DT) mixture. Under these conditions, the chamber is capable of repeatedly generating single fast-neutron pulses with an energy of 14.1 MeV, a duration of ∼70 ns, and an integral yield over 1013 neutrons/pulse.
Описана передвижная электрофизическая конденсаторная установка с максимальным запасом энергии в батарее 250 кДж, генерирующая интенсивные импульсы нейтронов. Основой установки является генератор импульсов тока с емкостным накопителем электрической энергии. При начальном напряжении на конденсаторной батарее до 35 кВ установка обеспечивает протекание в газоразрядной камере с плазменным фокусом, наполненной равнокомпонентной дейтериево-тритиевой (DТ) смесью, импульсов токов амплитудой до 2 МА. При этих условиях камера способна многократно генерировать одиночные импульсы быстрых нейтронов с энергией 14.1 МэВ длительностью 70 нс и интегральным выходом более 1013 нейтронов/импульс.
A large-scale prototype of the PHOS electromagnetic spectrometer, which is part of the ALICE detector, has been built and tested. This prototype has 256 detector channels and is operated at −25°C. Each detector channel is a lead-tungstate crystal coupled to an Avalanche Photo-Diode with a low-noise preamplifier. The prototype includes a 16×16 crystal matrix, photo-detectors, analog and digital electronics, a thermo-stabilized cooling system, a light-emitting diode monitoring system, and a charged-particle detector acting as veto counter. Results of measurements using electron and hadron beams of the CERN PS and SPS accelerators are discussed, and the performance of the prototype is evaluated.