Разработка и исследование газовых координатных детекторов для эксперимента HADES, спектрометра поляризованных нейтронов СПН и рентгеновского дифрактометра КАРД-7 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ
|
Фатеев, Олег Владимирович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Дубна
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.01
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВЫХ КООРДИНАТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТА HADES, СПЕКТРОМЕТРА ПОЛЯРИЗОВАННЫХ НЕЙТРОНОВ СПН И РЕНТГЕНОВСКОГО ДИФРАКТОМЕТРА КАРД-7
Специальность- 01.04.01 —приборы и методы экспериментальной физики
13-2007-176
На правах рукописи УДК 539.1 074
ФАТЕЕВ Олег Владимирович
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Дубна 2007
003178033
Работа выполнена в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований
Научный руководитель: доктор технических наук,
профессор Заневский Юрий Вацлавович
Официальные оппоненты:
доктор физико-математических наук Сокол Гарри Арсеньевич
кандидат физико-математических наук Головатюк Вячеслав Михайлович
Ведущая организация:
Институт ядерных исследований РАН, г. Москва
Защита диссертации состоится " " 200 г
в часов на заседании диссертационного совета Д 720 001 02 в Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований по адресу 141980 г Дубна Московской области, ЛВЭ ОИЯИ.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЛВЭ ОИЯИ Автореферат разослан " 200Уг
Ученый секретарь диссертационного сове'
^^^/^рефьев Валентин Александрович
Общая характеристика работы. Актуальность.
Широкоапертурный диэлектронный спектрометр HADES (High Acceptance Di-Electron Spectrometer), созданный европейской коллаборацией на ускорителе SIS-18 в GSI (Дармштадт), ориентирован на исследование свойств адронов и векторных мезонов, образующихся в адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях при энергиях 1-2 ГэВ/нуклон (\v\v\v-hades gsi de) Особый интерес представляет исследование свойств векторных р, со и Q мезонов в плотной и горячей фазе взаимодействия ядер, так как р мезоны и, в некоторой степени, со мезоны распадаются внутри области сжатия, поскольку имеют короткие времена жизни Ожидается, что свойства векторных мезонов сильно модифицируются в плотной и горячей ядерной среде Эти изменения должны проявиться в экспериментальных спектрах электрон-позитронных пар, образующихся в результате распада векторных мезонов, так как лептоны вылетают из зоны реакции, не испытывая взаимодействия в конечном состоянии, и несут информацию о массе векторных мезонов, рожденных в горячей плотной среде
Импульсы электронов измеряются посредством реконструкции цкков частиц в магнитном поле спектрометра, создаваемого тороидлчьным сверхпроводящим магнитом Координаты треков частиц измеряются трековой системой, состоящей из четырех «плоскостей» многослойных дрейфовых камер (MDC) с малым количеством вещества Координатная точность дрейфовых камер играет определяющую роль в обеспечении необходимого импульсного разрешения спектрометра HADES Обеспечение стабильной работы и требуемых параметров дрейфовой камеры с малым количеством вещества, а также очень ограниченное место для ее размещения и электроники регистрации потребовало применения новых подходов к созданию камеры Для применения многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества в установке HADES актуальным было изучение ее свойств, оптимизация рабочих параметров и разработка методики массового производства
Детекторы на основе многопроволочных пропорциональных камер (МПК) нашли широкое применение в различных методах исследования свойств и структуры вещества Для рентгеноструктурных исследований монокристаллов белков разработан двумерный детектор со сферическим входным окном Применение МПК со сферическим дрейфовым промежутком позволило исключить параллакс и получить пространственное разрешение 250 мкм (ПШПВ) Для спектрометра поляризованных нейтронов (СПН) создан линейный координатный детектор тепловых нейтронов Детектор в составе спектрометра СПН предназначен для проведения рефлектометрических и рефрактометрических исследований слоистых структур, а также магнитно-неколлинеарных структур, вызывающих расщепление пучка поляризованных нейтронов Основными требованиями, предъявляемыми к детекторам, являлись высокая эффективность регистрации, высокое быстродействие,
высокое пространственное разрешение, однородность параметров по всей рабочей площади
Использование созданных детекторов позволяет
- выполнять обработку данных в режиме реального времени и представлять результаты в удобном для исследователя виде,
- снизить радиационную нагрузку на исследуемые объекты, что особенно важно для образцов с коротким временем жизни,
- уменьшить время измерений в сотни раз
Цель диссертационной работы
• Разработка конструкции модуля дрейфовой камеры с малым количеством вещества для трековой системы спектрометра HADES при условии сохранения максимального геометрического аксептанса установки
• Оптимизация газовой смеси на основе гелия для обеспечения высокого пространственного разрешения и стабильной работы дрейфовых камер
• Исследование характеристик полномасштабного прототипа многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества
в лабораторных условиях с помощью радиоактивных источников и на пучке протонов с импульсом 2,1 ГэВ/с ускорителя SIS GSI (Дармштадт),
в условиях, близких к реальным в эксперименте HADES, - исследование долговременной стабильности работы камер
• Разработка методики массового изготовления модулей дрейфовых камер с малым количеством вещества для трековой системы спектрометра HADES
• Экспериментально доказать, что параметры многослойных дрейфовых камер с малым количеством вещества удовлетворяют требованиям эксперимента HADES
• Разработка и исследование характеристик линейного детектора тепловых нейтронов для спектрометра СПН на реакторе ИБР-2 ОИЯИ
• Разработка и исследование характеристик беспараллаксного двумерного рентгеновского детектора для дифрактометра КАРД-7 ИК РАН
Научная новнзна работы. В диссертационной работе
• приведены новые результаты экспериментальных исследований характеристик многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества скорости дрейфа электронов и пространственного разрешения в зависимости от состава газовой смеси He-iC4H|0 и напряжений, прикладываемых к электродам камеры,
• показана стабильность работы дрейфовых камер с малым количеством вещества при длительной эксплуатации в условиях реального физического эксперимента,
• приведены новые результаты экспериментальных исследований с линейным координатным детектором тепловых нейтронов,
• приведены новые результаты экспериментальных исследований характеристик двумерного рентгеновского детектора
Практическая ценность работы.
• Результаты экспериментальных исследований показали, что параметры многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества удовлетворяют всем требованиям эксперимента HADES Созданы семь модулей дрейфовых камер для второй «плоскости» трековой системы спектрометра HADES
• Разработана методика изготовления и тестирования детекторов в условиях массового производства, которая успешно применяется в настоящее время для изготовления детекторов переходного излучения для эксперимента ALICE на LHC (ЦЕРН)
• Использование детектора тепловых нейтронов для физических исследований на спектрометре поляризованных нейтронов на реакторе ИБР-2 ОИЯИ существенно сокращает время измерений, что позволяет более эффективно использовать пучковое время
• Создан беспараллаксный двумерный рентгеновский детектор для дифрактометра КАРД-7 (ИК РАН), который позволяет повысить точность рентгеноструктурных исследований и снизить радиационную нагрузку на исследуемые объекты с коротким временем жизни
• Накоплен опыт разработки, изготовления и тестирования газовых координатных детекторов, который может быть применен в других лабораториях и научных центрах
Автор защищает'
• разработку конструкции многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества для спектрометра HADES,
• результаты исследования характеристик многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества
- влияние состава газовой смеси на основе гелия с использованием в качестве гасящих добавок пропана, диметилэфира и изобутана на временное разрешение и плато эффективности регистрации,
- зависимость скорости дрейфа электронов и пространственного разрешения камеры от процентного состава газовой смеси He-iC4HI0 при различных напряжениях на ее электродах,
- методику измерения точности шага сигнальных проволок,
- результаты исследования долговременной стабильности параметров дрейфовых камер,
• технологию изготовления модулей с малым количеством вещества для второй «плоскости» трековой системы спектрометра HADES,
• результаты исследования характеристик дрейфовых камер в реальных условиях эксперимента HADES,
• разработку и результаты исследования характеристик линейного детектора тепловых нейтронов для спектрометра СПН на реакторе ИБР-2 ОИЯИ,
• разработку и результаты исследования характеристик беспараллаксного двумерного детектора для дифрактометра КАРД-7 (ИК РАН)
Апробация работы.
Основные результаты диссертации изложены в 9 работах, список которых приведен в конце автореферата Результаты исследований, приведенных в диссертации, докладывались на лабораторных семинарах в ЛВЭ ОИЯИ, на рабочих совещаниях коллаборации HADES, а также на международных конференциях
- 3rd International Conference on Position Sensitive Detectors, London, UK, September 6-10, 1993,
- 8th Wire Chamber Conference, Vienna, February 23-27, 1998,
- International Nuclear Physics Conference, Pans, August, 1998,
- 5th International Conference on Position Sensitive Detectors, London, UK, September 13-17, 1999,
- Workshop on PSN detectors, Berlin, 2001,
- 10th Vienna Conference on Instrumentation, Austria, February 16-21, 2004
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 165 страниц состоит из введения, четырех глав и заключения Содержит 9 таблиц, 70 рисунков и список цитируемой литературы из 74 ссылок
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе в журналах «Краткие сообщения ОИЯИ», «Кристаллография», «ПТЭ» и «NIM»
Содержание диссертации.
Во введении подчеркнута актуальность исследований, сформулированы цели и задачи диссертационной работы
В первой главе изложены принципы работы газоразрядных детекторов Сформулирована программа экспериментальных исследований характеристик многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества для трековой системы спектрометра HADES Обоснован выбор МПК с катодным считыванием информации с помощью линии задержки для детектора тепловых нейтронов и рентгеновского детектора
Вторая глава посвящена описанию разработки и результатов исследования характеристик многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества для трековой системы спектрометра HADES Дано описание и основные характеристики спектрометра HADES
Эксперимент HADES направлен на исследование спектроскопии е+е" пар в области масс 0,2 - 1,2 ГэВ/с2, образующихся при распаде векторных р, со и ф мезонов при взаимодействии пионов, протонов и ядер (до урана) с ядрами при энергиях налетающих частиц до 2 ГэВ/нуклон и интенсивности пучка до ~108 частиц/с (~106 столкновений/с) Спектрометр разделен на шесть секторов симметрично относительно оси пучка Все шесть секторов перекрывают полярный угол от 18° до 85° и полностью азимутальный угол, обеспечивая геометрический аксептанс спектрометра -40% Основными элементами установки являются газовый черенковский детектор (RICH), многослойные
дрейфовые камеры (MDC), тороидальный сверхпроводящий магнит (Magnet), времяпролетные сцинтилляционные детекторы (TOF и TOFINO) и детекторы электромагнитных ливней (Рге-Shower) (рис. 1).
Трековая система
спектрометра HADES состоит из четырех независимых плоскостей, каждая из которых включает шесть модулей MDC с малым количеством вещества. Каждый модуль имеет форму трапеции и содержит шесть чувствительных слоев дрейфовых ячеек, ориентированных под углами ±0°, ±20°, ±40° к основанию трапеции.
Исходя из требуемого импульсного разрешения
спектрометра Др/р = 1%, модуль MDC должен обеспечить координатное разрешение треков диэлектронов -100 мкм (о), что соответствует пространственному разрешению одного чувствительного слоя -140 мкм (а). Для частиц с малым импульсом импульсное разрешение определяется не только пространственным разрешением камер, но и многократным рассеянием. Чтобы ограничить многократное рассеяние и обеспечить толщину чувствительной области камер ~ 5x10"4 радиационных длин, в дрейфовых камерах используются: рабочая смесь на основе Не, тонкие проволоки для анода и алюминиевая проволока для катодных и потенциальных проволок, тонкий алюминизированный майлар для входных окон.
Для обеспечения максимального аксептанса спектрометра все стороны каркаса модуля MDC располагаются в области тени от корпуса обмоток магнита. Данное требование ограничивает ширину боковых сторон рам дрейфовой камеры. Силы, обусловленные натяжением проволок, приводят к прогибу боковых сторон рам, ширина которых составляет 38,1 мм для дрейфовых камер второй плоскости. Кроме того, текучесть алюминиевой проволоки приводит к изменению натяжения проволок со временем.
Разработаны конструкция модуля MDC и технология его изготовления, которые позволили обеспечить максимальный размер чувствительной области модуля MDC, механическую стабильность его конструкции и высокую точность положения проволок (~20 мкм) [1]. Чтобы обеспечить требуемое натяжение проволок и сохранить геометрический аксептанс, были применены самоуравновешенные рамы, которые всю нагрузку от натяжения проволок несут сами, не передавая ее камере. Для этого боковые стороны рам изготавливались криволинейными, а сами рамы имели бочкообразную форму. Перенос проволок производился на предварительно напряженные рамы. После
MDC III.
Pre-Shower
Рис. 1 Общий вид установки HADES
закрепления проволок на раме сила натяжения проволок была уравновешена силой упругости деформированной рамы. При этом изогнутые боковые стороны рам выпрямлялись. Это хорошо выполнялось для плоскостей с углом наклона проволок 0°. Для плоскостей с положительным углом наклона проволок 20° и 40° остаточная деформация компенсировалась за счет обратной деформации плоскости с соответствующим отрицательным углом наклона проволок при сборке камеры.
Результатом этой работы явилось создание полномасштабного прототипа многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества с размером чувствительной зоны 0,52 м2 [2]. Полномасштабный прототип состоял из шести плоских дрейфовых камер, которые объединены в один модуль с общим газовым объемом. Шесть чувствительных слоев, в которых анодные и потенциальные проволоки располагались под углами +40, -20, 0, 0, +20, -40 градусов к основанию трапеции, разделены катодными плоскостями (рис. 2). Катодные проволоки намотаны с шагом 2 мм под углом 90° к основанию трапеции. Для сигнальных проволок применялась золоченая вольфрам-рениевая проволока диаметром 25 мкм. Для потенциальных и катодных проволок использовалась проволока из алюминиевого сплава диаметром 100 мкм. Размер дрейфовой ячейки 5x6 мм2 определяет расстояние между анодными и потенциальными проволоками, равное 3 мм. Зазор между анодной и катодной плоскостями равен 2,5 мм. Для входных окон применялся алюминизированный майлар толщиной 12 мкм.
Рис. 2 Схема расположения одного модуля дрейфовой камеры во второй плоскости спектрометра (а); схема расположения анодных и катодных плоскостей в модуле (б)
Временное разрешение и плато эффективности регистрации были измерены для газовых смесей I !е-С2Н6, Не-Г)МЕ, Не-1С4Н10 с концентрацией гасящих добавок 20, 30, 40 и 50 процентов на небольшом прототипе,
имеющим два слоя дрейфовых ячеек размером 6x6 мм с радиоактивным источником 90Sr [3] Получено временное разрешение 5,5 не, 5,9 не и 9,7 не для смесей He-iC4Hl0 (60/40), Не-С2Н6 (60/40) и He-DME (70/30), соответственно Для смесей Не-СгНб и He-DME плато эффективности не превышало 150 В Результаты измерений для смесей Не с 1С4Н10, С2Н6 и DME в соотношении 60/40 показаны на рис 3 Увеличение содержания гасящих добавок в газовой смеси улучшает временное
я изо бутан -с- этан ОМЕ —
I
1 55 1 65 1 75 1 05 1 95 2 05 2 15
1 55 1 65
1 75 1 85 1 95 напряжение -кВ
2 05 215
разрешение и увеличивает плато эффективности Благодаря лучшим гасящим свойствам изобутана по сравнению с С2Н<, и ОМЕ, для газовой смеси Не-1С4Ню (60/40) плато эффективности составило -300 В Смесь гелия с 40% изобутана является наиболее оптимальным выбором, при котором обеспечивается достаточная первичная ионизация для получения хорошего временного разрешения и стабильная работа камеры в широком диапазоне напряжений Кроме того, согласно расчетам скорость дрейфа электронов ~4,2 см/мкс практически постоянна на всей длине дрейфа
Для исследования
характеристик полномасштабного прототипа дрейфовой камеры был разработан восьми канальный усилитель-дискриминатор специализированной микросхемы АБ08 [4] Первые тестовые испытания в лабораторных условиях с источниками 55Ре и 908г показали стабильную работу прототипа МОС При облучении камеры источником 908г на смеси Не-1С4Н10 (60/40) плато эффективности составило -250 В при эффективности регистрации выше 96% Абсолютное значение коэффициента газового усиления получено путем измерения тока и скорости счета в дрейфовых ячейках при облучении источником 55Ре для всех шести чувствительных слоев камеры Зависимость коэффициента газового усиления от напряжения на потенциальных и
катодных проволоках для смеси Не-^Ню (60/40) приведена на рис 4 для трех слоев дрейфовых ячеек с ориентацией проволок 0°, 20° и 40° Неоднородность коэффициента усиления по всей площади детектора для разных
Рис 3 Временное разрешение и эффективность регистрации в зависимости от высокого напряжения для смесей Не с 1С4Н10, С2Н6 и БМЕ в соотношении 60/40
А08-Н2 на базе
250000
: ■ 0 degrees • 0 20 degrees : х -10 degrees He-iCiHio (60 40]
U~ *
x !
a •
15 16
1 7
1 f
1 9 2 2 1 22 Calhode voltage (kv)
Рнс 4 Коэффициент газового усиления в зависимости от напряжения
^ -0 deg., cell 3, run 19 f + profile histogram line! fit within limits
чувствительных слоев не превышала 8%.
Скорость дрейфа электронов, пространственное разрешение и шаг анодных проволок были измерены при разных напряжениях на камере для газовых смесей He-iC^o в соотношении 70/30 и 60/40 на вторичном пучке протонов с импульсом 2,1 ГэВ/с ускорителя тяжелых ионов SIS в GSI (Дармштадт). Полномасштабный прототип MDC располагался между двумя кремниевыми микростриповыми _
детекторами (SIM) и пластиковыми | сцинтилляционными счетчиками. Каждый I кремниевый микростриповый детектор с чувствительной площадью 3,2x3,2 см позволял измерить две координаты (х,у) с точностью лучше 10 мкм (а).
Скорость дрейфа электронов
получена из зависимости времени дрейфа
электронов от координаты трека протона,
измеренной кремниевыми детекторами.
Линейная зависимость между временем
дрейфа и длиной дрейфа достигается на
л , „ , „ Рис. 5 Зависимость времени дрейфа
расстояниях 0,5-2,5 мм от анодной ,
F ' ' электронов от длины дрейфа. Газовая
проволоки (рис. 5). Изменение скорости смесь He-iC4H10 (60/40), UK=U„=-2 кВ дрейфа происходит вблизи анодной и
потенциальной проволок из-за сильного градиента напряженности электрического поля. Результаты измерений показали, что скорость дрейфа электронов постоянна на большей части дрейфовой ячейки для всех плоскостей и слабо зависит от напряжения на камере, но очень чувствительна к процентному составу He-iC4Hi0 смеси. Для смесей Не-К^Ню в пропорции 70/30 и 60/40 скорость дрейфа равна 3,934 ± 0,008 см/мкс и 4,267 ± 0,007 см/мкс, соответственно, при напряжениях UK =-1,9 кВ и U„ = - 1,8 кВ для смеси 70/30 и ик=ип = -2кВ для смеси 60/40.
Координатное разрешение измерено
методом "self tracking", используя
информацию с двух плоскостей дрейфовых
ячеек с углом наклона проволок 0°, в
которых проволоки смещены друг
относительно друга на расстояние, равное
половине шага сигнальных проволок. Для
треков частиц, проходящих посередине
между анодной и потенциальной
проволоками перпендикулярно Рис- 6 Зависимость разницы времен
проволочным плоскостям, временное дРейФа от их СУММЫ в ДВУ* смежных г ячейках и проекция разницы времен
разрешение двух смежных ячеек составило дрейфа Д1 я 4 нс т их суш у г£овая
оа=2,3 нс для газовой смеси Не- смесь He-iC4H,0 (60/40), U„=UK=-2 кВ (40%)iC4Hio (рис. 6). Это соответствует
er«,с = 68 ± 5 цm
J V. О.
А й V ILJL
260 a (ns)
временному разрешению одной ячеики измеренной скорости дрейфа
2 »1,62 нс С учетом разрешение одного
£ 200
- 100
[70-30] 1 9" 1 S kV i
* • * к у*-----
...,!..., 1 ..., 1 ... . . , ,
05
30
160-40] 20 20 kV
ж
* * к • •. *
-г i
. , . , . . ,Imi :1мм , . . .
пространственное чувствительного слоя составило 68 ± 5 мкм (а)
С помощью внешней трековой системы было измерено пространственное разрешение дрейфовых ячеек в разных чувствительных слоях камеры для смесей He-iC4Hio в соотношении 60/40 и 70/30 Пространственное разрешение зависит от напряжения на катодных и потенциальных проволоках, а напряжение на входном окне дает незначительный эффект Для смеси He-iC4Hio (60/40) пространственное разрешение улучшается на 10% при изменении напряжения от Un=UK= -1,9 кВ до Un=UK= -2 кВ Зависимости пространственного разрешения от расстояния до анодной проволоки для смесей Не-1С4Н10 в соотношении 60/40 и 70/30 показаны на рис 7 Обе смеси позволяют получить одинаковое пространственное разрешение при соответствующих напряжениях на камере С поправкой на вклад многократного рассеяния протонов в воздухе (а ~50 мкм) получено пространственное разрешение лучше 75 мкм на большей части длины дрейфа С учетом этого вклада пространственное разрешение,
измеренное с помощью внешней трековой системы, хорошо согласуется с результатами измерений методом "self tracking"
Положение чувствительных проволок соответствует минимальному времени дрейфа, показанному на рис 5 Определение координаты проволоки с точностью ~3 мкм основано на симметрии зависимости времени дрейфа от длины дрейфа относительно положения анодной проволоки Чтобы определить точность шага анодных проволок, была вычислена разница измеренных координат соседних анодных проволок для разных чувствительных слоев Для этого были использованы данные измерений с разным составом газовой смеси и при разных напряжениях Показано, что отклонение шага проволок от номинального значения (6 мм) не превышает 20 мкм
Полномасштабный прототип MDC совместно с прототипами других детекторов (RICH, TOF, Pre-Shower) был испытан при облучении свинцовой мишени пучком ядер урана с энергией 1 ГэВ/нуклон [5] В результате каждого
оо
05
1 0
Рис
1 5 20 25 30 dnf1 distance (mm)
7 Пространственное разрешение в зависимости от длины дрейфа Процентный состав смеси He-iC4Hio, напряжение на катодных и потенциальных проволоках указаны на рисунке Пространственное разрешение с поправкой на многократное рассеяние (а ~50 мкм) показано сплошной линией
центрального взаимодействия образовывались примерно одна конверсионная е+-е' пара и около 200 заряженных адронов События, содержащие диэлектронные пары, были идентифицированы во всех детекторах Прототип дрейфовой камеры был размещен на расстоянии одного метра от мишени под углом 45° к пучку Из-за ограниченного числа каналов электроники информация считывалась только с центральной области камеры размером -70x10 см2 Прототип MDC показал стабильную работу при увеличении интенсивности пучка до 2 10б взаимодействий в секунду Временное разрешение составило -3,3 не
Стабильная работа полномасштабного прототипа дрейфовой камеры в условиях, близких к реальным, а также проведенные исследования и оптимизация его рабочих характеристик показали, что разработанная в ЛВЭ ОИЯИ дрейфовая камера с малым количеством вещества полностью удовлетворяет требованиям эксперимента HADES
Успешное тестирование полномасштабного прототипа дало старт массовому изготовлению дрейфовых камер Было создано семь модулей дрейфовых камер для второй плоскости трековой системы спектрометра HADES В этих камерах с целью уменьшения многократного рассеяния были использованы более тонкие проволоки, чем в прототипе золоченая вольфрамовая проволока диаметром 20 мкм (вместо 25 мкм) для анодных проволок и 80 мкм (вместо 100 мкм) алюминиевая проволока для катодных и потенциальных проволок Для газовой смеси НечСдНю (60/40) с источником 90Sr получено плато эффективности регистрации -220 В Напряжение на потенциальных и катодных проволоках, равное -1,75 кВ, было выбрано в качестве рабочего При этом коэффициент газового усиления составил -105, а эффективность регистрации близка к 100% Неоднородность коэффициента газового усиления по всей чувствительной площади не превышала 10%
В течение 2000 года вторая плоскость дрейфовых камер, состоящая из шести модулей, была интегрирована в установку Все модули дрейфовых камер были оснащены электроникой и протестированы в лабораторных условиях перед интеграцией в установку Цифровая электроника кодирования (время-цифровые преобразователи (ВЦП) и логика считывания) расположена на материнских платах непосредственно на камерах, а аналоговая электроника размещена на них в виде дочерних плат
Первые отладочные эксперименты на пучке углерода показали стабильную работу детекторов Информация с двух чувствительных плоскостей с нулевым наклоном проволок была использована для определения скорости дрейфа электронов и пространственного разрешения для треков, проходящих перпендикулярно проволочным плоскостям вблизи физического центра камеры Для нахождения скорости дрейфа электронов было использовано абсолютное значение времени дрейфа электронов для треков, проходящих посередине между анодной и потенциальной проволоками Скорость дрейфа 4,4 см/мкс получена из отношения расстояния между анодной и потенциальной проволоками к сумме времен дрейфа в двух смежных ячейках, расположенных в разных (±0°) чувствительных слоях Среднее значение просгранственного
MDC In-Beam Spatial Resolution
180
¿120
rr
Ц
+
L Drift Velocity = 44 microns/ns
i .... i .... i.
eo
90
100 110
Рис
^ пит^ег
Пространсгвенное разрешение в зависимости от номера дрейфовой ячейки вблизи физического центра камеры Газовая смесь Не-1С4Ню (60/40), ик=и„=-1,75 кВ
разрешения одною чувствительного слоя составило 105 мкм (рис 8), что полностью удовлетворяет требованиям эксперимента (ст= 140 мкм) [6]
Эффективность регистрации отдельной дрейфовой ячейки в данном чувствительном слое определялась относительно остальных пяти слоев Величина эффективности регистрации каждого чувствительного слоя камеры составляет не менее 97%
На долговременную стабильность работы дрейфовых камер влияют, главным образом, процессы старения и механические свойства алюминиевой проволоки Ускоренный тест на старение был сделан с источником 53Fe на прототипе дрейфовой камеры Второй прототип использовался для контроля коэффициента газового усиления в зависимости от внешних условий В результате испытаний было получено незначительное падение коэффициента газового усиления <5% при собранном заряде 20 мКл/см, соответствующем двум годам работы спектрометра HADES [3] Результаты проведенных исследований старения камер, методика изготовления детекторов, учитывающая особенности свойств алюминиевой проволоки, совместно с тщательным выбором материалов для изготовления камер и рабочих условий позволили обеспечить долговременную стабильную работу дрейфовых камер С момента интеграции дрейфовых камер второй «плоскости» трековой системы в установку было проведено более десяти экспериментов с пучками протонов, пионов и ядер углерода с интенсивностью порядка 106 частиц/с Суммарное время облучения камер составило более 170 дней Во всех экспериментах дрейфовые камеры показали стабильную работу и высокую эффективность регистрации
В 2002 г на спектрометре HADES начат набор физических данных Были измерены спектры е+е' пар, образованных в реакции С + С при кинетической энергии пучка 2 ГэВ/нуклон Разрешение АМсс/Мсе = 9% в области масс Мее= 0,8 ГэВ/с2 получено с трековой системой, состоящей только из двух внутренних «плоскостей» дрейфовых камер Полная трековая система, установленная в 2006 г, позволяет значительно улучшить разрешение спектрометра На пучках протонов, дейтронов и ядер уже набрано ~7х109 событий, которые обрабатываются HADES - установка первой очереди, которая будет работать на ускорительном комплексе FAIR при энергиях 2-8 АГэВ Третья глава посвящена описанию исследования характеристик позиционно-чувствительного детектора тепловых нейтронов (ПЧД) [7] для спектрометра поляризованных нейтронов (СПН), расположенном на 8 канале реактора ИБР-2
ОИЯИ Дано краткое описание спектрометра Набор информации ведется в режиме кадровой съемки для выделения нейтронов определенной энергии по времени пролета Измеряемый диапазон длин волн нейтронов составлял 1-12 А, а интенсивность нейтронного пучка достигала ~105 нейтронов/с
В детекторе используется МПК, помещенная в герметичный бокс из дюралюминия с входным окном размером 120x40 мм и толщиной 4 мм Регис грации нейтронов осуществляется в слое газа толщиной 24 мм Расстояние между анодом и катодом равно 3 мм Анодная плоскость намотана проволокой из золоченого вольфрама диаметром 20 мкм с шагом 2 мм Катодные плоскости намотаны проволокой из бериллиевой бронзы диаметром 50 мкм с шагом 1 мм Для считывания координатной информации используется линия задержки, распаянная на нижний кагод пропорциональной камеры Погонная задержка линии составляет 1,5 нс/мм
Детектор работает на газовой смеси 3,4 атм 3Не + 2 атм С5Нз Для регистрации нейтронов используется реакция 'Яе + л р+3Н + 764 кэВ
Зависимость измеренных координат от реальных получена путем сканирования детектора относительно нейтронного пучка, заколлимированного щелью шириной 0,3 мм Сканирование детектора осуществлялось с точностью 0,01 мм Измеренная интегральная нелинейность не превышает 0,3 % Пространственное разрешение детектора, включая разрешение электронной аппаратуры, составило 1,5 мм при напряжении на аноде +4 кВ и потенциале на входном окне -6,5 кВ Дифференциальная нелинейность ~ 1,5% была получена при засветке всей чувствительной площади детектора с помощью Ла-Ве источника Энергетическое разрешение 764 кэВ пика, соответствующего «полному поглощению» протона и тритона, составило 16% при собранном с анода заряде ~ 5x105е
Показано, что эффективность регистрации нейтронов с длиной волны 2 А составляет -70% при скоростях счета до 105 нейтронов/с Детектор имеет низкую чувствительность к гамма-излучению
Проведенные испытания и использование созданного ПЧД для физических исследований на спектрометре поляризованных нейтронов СПН показали, что детектор повышает эффективность измерений, позволяет сократить время измерений и получить больше информации за один сеанс измерений по сравнению с использованием стандартного гелиевого счетчика СНМ-17, упрощает сам процесс проведения эксперимента Полученное пространственное разрешение детектора 1,5 мм достаточно, чтобы исследовать целый ряд задач, например, пространственное расщепление пучка в магнитно-неколлинеарных средах, диффузное рассеяние в полимерах, малоугловое рассеяние
Четвертая глава посвящена описанию исследования характеристик рентгеновского детектора со сферическим входным окном [8, 9] Детектор состоит из следующих основных частей газового двумерного детектора со сферическим входным окном, системы координатного съема информации на основе линий задержки (ЛЗ), электроники цифрового кодирования, накопления и передачи данных в ПК
равна 154 см мм, шаг анодных
МПК помещена в герметичный бокс с входным окном из вакуумно-плотного бериллия толщиной 1 мм, сформированным в виде полусферы с радиусом 120 мм Чувствительная площадь МПК Межэлектродные расстояния анод-катод МПК равны 2 проволок равен 1 мм, шаг катодных проволок - 0,5 мм Анодная плоскость намотана золоченой вольфрамовой проволокой
диаметром 18 мкм Для катодных плоскостей использовалась Си-Ве проволока диаметром 50 мкм Для формирования электрического поля требуемой конфигурации дрейфовый промежуток охватывается по высоте кольцевыми электродами Объем детектора заполнен газовой смесью Хе (80%), Аг (9%) и СН4 (11%) при давлении 3,2 атм
Благодаря высокому
содержанию Хе и повышенному давлению газа, конверсия квантов каждого дифрагированного луча происходит вблизи входного окна, т е вдоль силовых линий поля, имеющего здесь радиальную структуру Далее сферическая геометрия электрического поля разворачивается в цилиндрическую, и силовые линии входят в МПК перпендикулярно ее плоскости, что в результате обеспечивает отсутствие параллакса независимо от относительной "толщины" МПК (т е отношение толщины межэлектродного чувствительного объема к его поперечным размерам)
В результате исследований получены следующие параметры детектора при напряжениях на аноде 3,2 кВ, входном окне -10 кВ и КД -11 кВ
+3 2 кВ
Рис 9 Устройство детектора со сферическим окном Ве - бериллиевое окно толщиной 1 мм, Ясф - радиус сферического окна, равный 120 мм, КД - конверсионно-дрейфовый промежуток глубиной 7-9 см, К - катод МПК, А - анод МПК, резисторы И.8 - по 10 МОм каждый
Эффективность регистрации Неоднородность эффективности после введения поправки на зависимость от угла дифракции Дифференциальная нелинейность по точной и неточной координате Геометрическая нелинейность Пространственное (угловое) разрешение Динамический диапазон Мертвое время
Предельная скорость счета по всей камере при потерях счета 50% Угловой интервал регистрации Собственные шумы
Время передачи накопленной дифракционной
80% (8 кэВ) 0,3%
0,5%., 1,8% 0,3 канала 0,25 мм (0,11°) 106
0,79 мкс
500 кГц
50°
30 имп/с
картины (512x512х216) в ПК 0,3 с
Измеренные характеристики детектора показывают, что детектор пригоден для решения широкого спектра задач рентгеновской дифрактометрии
В заключении приведены основные результаты диссертационной работы
1 Для спектрометра HADES разработана конструкция многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества, которая обеспечивает сохранение геометрического аксептанса установки и долговременную стабильную работу камеры Камера имеет форму трапеции и содержит шесть чувствительных слоев дрейфовых ячеек размером 5x6 мм2, ориентированных под разными углами (±0°, ±20° и ±40°) Использование газовой смеси на основе гелия в качестве рабочего газа и алюминиевой проволоки позволяет уменьшить влияние многократного рассеяния на импульсное разрешение спектрометра
2 Проведены методические исследования характеристик дрейфовой камеры с малым количеством вещества
• изучено влияние процентного состава газовой смеси на основе гелия с использованием в качестве гасящих добавок этана, диметилэфира и изобутана на временное разрешение и плато эффективности В качестве рабочей смеси выбрана газовая смесь Не-1С4Ню (60/40),
• при испытаниях полномасштабного прототипа MDC
- в лабораторных условиях с источниками 90Sr и 55Fe получено плато эффективности -250 В при эффективности регистрации выше 96% Неоднородность коэффициента усиления по всей площади детектора для разных чувствительных слоев не превышала 8%
- на пучке протонов с импульсом 2,1 ГэВ/с изучена зависимость скорости дрейфа электронов и пространственного разрешения для газовых смесей Не-1С4Н10 в соотношении (60/40) и (70/30) от длины дрейфа и напряжения на электродах камеры
Экспериментально показано, что скорость дрейфа электронов постоянна на большей части дрейфовой ячейки и слабо зависит от напряжения на камере, но чувствительна к процентному составу гелия и изобутана в смеси Для смеси He-iC4Hio (60/40) скорость дрейфа равна 4,267 см/мкс при напряжениях UK=Un= - 2 кВ
На газовой смеси Не-1С4Ню (60/40) значение пространственного разрешения, измеренное методом "self tracking", составило а=(68 ± 5) мкм для одного чувствительного слоя дрейфовых ячеек
С помощью внешней трековой системы показано, что при учете вклада многократного рассеяния протонов в воздухе (а ~50 мкм) пространственное разрешение лучше 75 мкм на большей части длины дрейфа
Отклонение шага анодных проволок от номинального значения 6 мм измерено с помощью кремниевых микростриповых детекторов Максимальная измеренная неточность шага составляет -20 мкм
• исследован процесс старения камер Получено незначительное падение коэффициента газового усиления <5% при собранном заряде 20 мКл/см, соответствующем двум годам работы спектрометра HADES
Стабильная работа полномасштабного прототипа дрейфовых камер в условиях, близких к реальным, а также проведенные исследования и оптимизация рабочих характеристик показали, что дрейфовые камеры с малым количеством вещества полностью удовлетворяют требованиям эксперимента HADES
3 Разработана технология изготовления многослойных дрейфовых камер с малым количеством вещества, которая обеспечивает
- высокую точность изготовления (лучше 20 мкм),
- механическую стабильность конструкции,
- долговременную стабильную работу дрейфовых камер
4 Создана вторая плоскость трековой системы спектрометра, которая включает в себя шесть модулей дрейфовых камер Пространственное разрешение одного чувствительного слоя модуля дрейфовой камеры составляет 105 ± 6 микрон при эффективности регистрации ~ 98%
С момента интеграции дрейфовых камер второй плоскости в установку было проведено более десяти экспериментов с пучками протонов, пионов и ядер углерода с интенсивностью ~106 частиц/с Во всех экспериментах дрейфовые камеры показали стабильную работу и высокую эффективность регистрации
5 Для спектрометра поляризованных нейтронов, расположенном на восьмом канале реактора ИБР-2 ОПЯИ, создан линейный позиционно-чувствительный детектор тепловых нейтронов на основе МПК, а также электронная система сбора и обработки данных Детектор работает на газовой смеси 3,4 атм 3Не + 2 атм СзН$ Набор информации ведется в режиме кадровой съемки для выделения нейтронов с длиной волны A=l-12 Á по времени пролета Эффективность регистрации нейтронов составляет -70% для длины волны 2 Á при загрузках ~105 нейтронов/с Детектор имеет
• низкую чувствительность к гамма-излучению,
• неоднородность эффективности регистрации ~1,5%,
• интегральную нелинейность < 0,3%,
• пространственное разрешение -1,5 мм
Детектор успешно используется для проведения рефлектометрических и рефрактометрических исследований слоистых структур, в которых присутствует диффузное рассеяние на границах раздела и в объеме, для исследования магнитно-неколлинеарных структур, вызывающих расщепление пучка поляризованных нейтронов Детектор может быть также использован в малоугловом спектрометре со щелевой геометрией, в котором область изменения вектора рассеяния составляет (10"3 -Ю'^А"1
Использование позиционно-чувствительного детектора сокращает время измерений и позволяет сэкономить пучковое время
6 Для рентгеноструктурных исследований в ИК РАН создан двумерный беспараллаксный детектор на основе МПК, работающий на газовой смеси Хе(80%) + Аг(9%) + СН4(11%) при давлении 3,2 атм Детектор состоит из газового двумерного детектора со сферическим входным окном и дрейфовым промежутком, системы координатного съема информации на основе линий
задержки, электроники цифрового кодирования, накопления и передачи данных в ПК В результате методических исследований получены следующие характеристики детектора
• пространственное разрешение по двум координатам 0,25 мм (ПШПВ),
• отсутствие параллакса в интервале одновременно регистрируемых углов дифракции ±25°,
• неоднородность эффективности регистрации 0,3% при эффективности регистрации 80% (8 кэВ),
• дифференциальная нелинейность по точной координате равна 0,5%, а по неточной координате - 1,8%,
• скорость счета по всей камере (при потерях счета 50%) -500 кГц,
• время передачи дифракционной картины (512x512х216) в ПК 0,3 с,
• стабильность параметров детектора позволяет вводить поправки, полученные заранее
Диссертация основывается на следующих опубликованных работах:
1 ЛН Глонти, Ю В Заневский, А Г Петров, Л П Смыков, О В Фатеев, С П.Черненко, Разработка и создание прототипа многослойной дрейфовой камеры (MDC-2) для спектрометра HADES // Сообщение ОИЯИ Р13-2000-80, Дубна, 2000
2 С П Черненко, Г Н Агакишиев, В Ф Чепурнов, О В Фатеев и др , Разработка и исследование многослойных дрейфовых камер (MDC-2) с малым количеством вещества для внутренней части спектрометра HADES И Краткие сообщения ОИЯИ, N 5,6[97]-99,1999, с 22-32
3 С Garabatos, W Karig, , О Fateev et al, Optimisation of low-mass drift chambers for HADES//Nucl Instr and Meth A412, 1998, p 38-46
4 S P Chernenko, О V Fateev, Yu V Zanevsky, Octal channel amplifier-discnminator based on ASD-8 (ASIC) for timing measurements with drift chambers // Preprint JINR, El3-97-60, Dubna, 1997
5 H Bokemeyer, J L Boyard, , О Fateev et al, Development of low-mass drift chambers for the HADES spectrometer // Nucl Instr and Meth A477, 2002, p 397-400
6 С Muntz, J Markert, , О Fateev et al, The HADES tracking system // Nucl Instr and Meth A 535, 2004, p 242-246
7 О В Фатеев, Г А Черемухина, С П Черненко и др, Позиционно-чувствительный детектор для спектрометра поляризованных нейтронов // ПТЭ №2,2001, с 5-12
8 Yu V Zanevsky, S Р Chernenko, G A Cheremukhina, О V Fateev et al, Test results of parallax-free X-ray area detector SD-1000 in the diffractometer CARD-7 // Nucl. Instrum and Meth A 367, 1995, p 76-78
9 Д M Хейкер, , О В Фатеев, С П Черненко, Исследование параметров двумерного детектора SD-1000 со сферическим входным окном // Кристаллография, Т 41, №2, 1996, с 362-369
Получено 30 ноября 2007 г
Отпечатано методом прямого репродуцирования с оригинала, предоставленного автором
Подписано в печать 03 12 2007 Формат 60 х 90/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 1,0 Уч-изд л 1,55 Тираж 100 экз Заказ № 55987
Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований 141980, г Дубна, Московская обл , ул Жолио-Кюри, 6 E-mail publish@jinr ru wwwjinr ru/publish/
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. Принципы работы газовых координатных детекторов.
1.1 Регистрация излучения.
1.2 Дрейф и диффузия электронов в газе.
1.3 Газовое усиление.
1.4 Сбор заряда.
1.5 Многопроволочная пропорциональная камера.
1.6 Дрейфовая камера.
1.7 Программа разработки и исследований характеристик дрейфовой камеры с малым количеством вещества для спектрометра HADES.
ГЛАВА 2. Многослойные дрейфовые камеры с малым количеством вещества для спектрометра HADES.
2.1 Спектрометр HADES.
2.1.1 Физические задачи и основные параметры спектрометра HADES
2.1.2 Структура спектрометра HADES.
2.1.3 Триггерная система спектрометра HADES.
2.1.4 Трековая система спектрометра HADES.
2.1.4.1 Требования к трековой системе.
2.1.4.2 Геометрия трековой системы.
2.1.4.3 Конструкция MDC.
2.1.4.4 Разрешение по импульсу и эффективной массе в зависимости от координатного разрешения MDC.
2.2 Полномасштабный прототип дрейфовой камеры с малым количеством вещества.
2.2.1 Конструкция прототипа.
2.2.2 Технология изготовления дрейфовых камер.
2.2.2.1 Технологическое оборудование.
2.2.2.2 Изготовление анодных и катодных рам.
2.2.2.3 Изготовление проволочных плоскостей.
2.3 Экспериментальное исследование характеристик прототипа многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества.
2.3.1 Аналоговая электроника считывания информации.
2.3.2 Оптимизация состава газовой смеси.
2.3.3 Исследование характеристик полномасштабного прототипа дрейфовой камеры.
2.3.3.1 Скорость дрейфа.
2.3.3.2 Пространственное разрешение.
2.3.3.3 Точность шага чувствительных проволок.
2.3.4 Испытания полномасштабного прототипа дрейфовой камеры на пучке ядер урана с энергией 1 ГэВ/нуклон.
2.3.5 Основные результаты.
2.4 Исследование характеристик дрейфовых камер с малым количеством вещества второй плоскости трековой системы спектрометра HADES.
2.4.1 Долговременная стабильность работы дрейфовых камер.
2.4.2 Первые физические результаты эксперимента HADES.
2.4.3 Выводы.
ГЛАВА 3. Линейный координатный детектор тепловых нейтронов для спектрометра поляризованных нейтронов СПН.
3.1 Спектрометр поляризованных нейтронов.
3.2 Конструкция и принцип действия детектора.
3.3 Электронная аппаратура.
3.4 Результаты испытаний.
3.4.1 Эффективность регистрации детектора.
3.4.2 Параметры ПЧД детектора.
3.5 Экспериментальные исследования.
3.5.1 Преломление и отражение нейтронов в магнитно-неколлинеарной среде.
3.5.2 Магнитное незеркальное рассеяние от многослойных структур.
3.5.3 Рассеяние поляризованных нейтронов на малые углы.
3.6 Выводы.
ГЛАВА 4. Двумерный беспараллаксный детектор SD-1000 со сферическим входным окном для дифрактометра КАРД-7.
4.1 Автоматизированный беспараллаксный рентгеновский детектор.
4.1.1 Двумерный детектор.
4.1.2 Система координатного считывания.
4.1.3 Электроника цифрового кодирования.
4.2 Параметры детектора.
4.2.1 Потери счета при суммарной загрузке.
4.2.2 Локальная загрузка.
4.2.3 Пространственное разрешение.
4.2.4 Эффективность регистрации.
4.2.5 Дифференциальная нелинейность.
4.2.6 Геометрическая (интегральная) нелинейность.
4.2.7 Основные параметры детектора.
4.3 Выводы.
Многопроволочные пропорциональные и дрейфовые камеры (МПК и ДК) широко используются для регистрации и пространственной локализации излучений различной природы. Хорошие пространственно-временные характеристики, высокая эффективность регистрации излучения, возможность создания детекторов с большой чувствительной площадью с учетом специфики конкретного эксперимента, относительная дешевизна систем с газовыми многопроволочными детекторами позволили МПК и ДК занять одно из ведущих мест среди обширного числа детекторов, применяемых для регистрации частиц высоких энергий. Интерес к многопроволочным газовым детекторам инициировал поток исследований их характеристик, а также поиск возможностей их применения не только в экспериментах по физике высоких энергий, но и в других областях науки и техники [1 - 4].
Решение современных физических задач требует создания крупных экспериментальных установок, состоящих из разнообразных детекторов с большим количеством электронных каналов регистрации. В GSI (Дармштадт, Германия) в рамках международной коллаборации создан новый широкоапертурный магнитный спектрометр HADES (High Acceptance Di-Electron Spectrometer) [5,6]. Эксперимент направлен на исследование свойств адронов и векторных мезонов, образующихся в адрон-ядерных и ядро-ядерных взаимодействиях при энергиях 1-2 ГэВ/нуклон. При таких энергиях налетающих ядер плотность ядерного вещества достигает значений, в 2-3 раза превышающих нормальную ядерную плотность (0.17 фм"), а температура ~ 100 МэВ. Исследование рождения векторных мезонов в такой плотной и горячей фазе взаимодействия ядер представляет особый интерес, т.к. при таких условиях частичное восстановление киральной симметрии должно проявляться в уменьшении амплитуды кирального конденсата, что приводит к уменьшению массы конституентных кварков. Вследствие этого ожидается, что свойства векторных мезонов сильно модифицируются в плотной и горячей ядерной среде. Эти изменения должны проявиться в спектрах диэлектронов, образующихся в результате распада векторных мезонов, так как диэлектроны вылетают из ядра, не испытывая взаимодействия в конечном состоянии, и несут информацию о массе векторных мезонов, рожденных в горячей плотной среде.
Импульсы диэлектронов измеряются посредством реконструкции треков частиц в магнитном поле спектрометра, создаваемого тороидальным сверхпроводящим магнитом. Координаты частиц измеряются трековой системой, состоящей из четырех плоскостей многослойных дрейфовых камер с малым количеством вещества. Координатная точность дрейфовых камер играет определяющую роль в обеспечении требуемого импульсного разрешения спектрометра HADES. Для достижения требуемого импульсного разрешения Ар/р ~ 1% дрейфовая камера, состоящая из шести чувствительных слоев дрейфовых ячеек, должна обеспечивать координатное разрешение треков диэлектронов а ~ 100 мкм. Диэлектронные пары должны регистрироваться в условиях большой множественности (до 200 заряженных частиц) при Au-Au взаимодействии при энергиях 1 ГэВ/нуклон. Конструкция модулей дрейфовых камер не должна уменьшать геометрический аксептанс спектрометра. Все материалы, входящие в состав камеры, должны иметь большую радиационную длину, чтобы максимально уменьшить многократное рассеяние.
Обеспечение стабильной работы и требуемых параметров дрейфовых камер потребовало применения новых подходов к созданию камер. В составе международной коллаборации HADES автором диссертации проводились работы в ОИЯИ и GSI, целью которых являлись разработка и экспериментальное исследование характеристик многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества и создание модулей камер для второй плоскости трековой системы спектрометра HADES.
Другой круг задач, решаемых автором, состоял в разработке и создании детекторов на основе МПК, предназначенных для исследования свойств и структуры вещества. Использование детекторов на основе МПК позволяет:
- выполнять обработку данных в режиме реального времени и представлять результаты в удобном для исследователя виде,
- снизить радиационную нагрузку на исследуемые объекты, что особенно важно для образцов с коротким временем жизни,
- уменьшить время измерений более чем в сотни раз.
Методы рассеяния тепловых нейтронов позволяют решать широкий круг задач физики конденсированного состояния вещества, как фундаментальных, так и прикладных. С их помощью можно изучать атомную и магнитную структуру и динамику не только в поверхностном слое, но и внутри объема исследуемого объекта. Их суть состоит в измерении углового и энергетического распределения интенсивности нейтронного пучка после взаимодействия с исследуемым образцом. Для проведения таких измерений используют позиционно-чувствительные детекторы. Основными требованиями, предъявляемыми к детекторам, являются высокая эффективность регистрации нейтронов, хорошее пространственное разрешение и однородность эффективности по всей площади детектора. Также важна низкая чувствительность к гамма-квантам, являющимся основным компонентом фона на выведенных из реактора пучках нейтронов. Всем этим требованиям удовлетворяют позиционно-чувствительные детекторы на основе МПК.
Для спектрометра поляризованных нейтронов (СПН) на реакторе ИБР-2 ОИЯИ создан линейный координатный детектор тепловых нейтронов. Детектор в составе спектрометра СПН предназначен для проведения рефлектометрических и рефрактометрических исследований слоистых структур, а также магнитно-неколлинеарных структур, вызывающих расщепление пучка поляризованных нейтронов. Детектор может быть использован в малоугловом спектрометре со щелевой геометрией, в котором область изменения вектора рассеяния составляет (Ю^-НО"1) А"1. Для проведения этих исследований требуется обеспечить эффективность регистрации не менее 70% для нейтронов с длиной волны 2А и пространственное разрешение не хуже 2 мм при скоростях счета ~105 событий/с.
В рентгеноструктурных исследованиях широкое применение нашли дифрактометры с двумерными позиционно-чувствительными детекторами: многопроволочными пропорциональными камерами [7, 8], пластинами с фотостимулируемой люминесценцией (ПФЛ) [9] и др. Дифрактометры с двумерными МПК позволяют сократить время эксперимента при исследовании радиационно-нестойких монокристаллов белков, вирусов, полезны при необходимости исследования слабо рассеивающих образцов либо структурных изменений во времени. В последние годы эти приборы широко применяются для исследования структуры поликристаллических материалов, полимеров, жидких кристаллов.
Преимущества МПК по сравнению с ПФЛ заключаются в следующем:
- передача дифракционной картины из гистограммной памяти в персональный компьютер (ПК) за доли секунды вместо сотен секунд позволяет осуществить динамические исследования фазовых превращений, повышает полезное время в цикле измерений;
- амплитудная дискриминация позволяет уменьшить фон на рентгенограмме и увеличить точность и чувствительность измерений;
- большой динамический диапазон (107 вместо 104) позволяет измерять слабые отражения.
Использование плоской МПК для регистрации рентгеновской дифракционной картины имеет ряд ограничений: ухудшение пространственного разрешения при наклонном падении пучка за счет параллакса; уменьшение эффективности регистрации для излучения с длиной волны 1 А и меньше; большой расход дорогостоящего ксенона. Полностью устранить параллакс и улучшить пространственное разрешение позволяет использование МПК со сферическим дрейфовым промежутком [10].
Для исследования структуры макромолекул белков, нуклеиновых кислот и вирусов разработан двумерный детектор SD-1000 со сферическим входным окном. Сферическая конфигурация электрического поля вблизи входного окна переходит в цилиндрическую в дрейфовом промежутке высотой около 70 мм, обеспечивая отсутствие параллакса в интервале углов до ± 25 градусов при расстоянии образец - бериллиевое окно 120 мм. Диффузия электронного облака в процессе дрейфа к анодной плоскости приводит к его расширению и улучшению разрешения в направлении, перпендикулярном анодным проволокам. Детектор может быть использован при первичном пучке, сфокусированном на входное окно, с размерами около 0,2 0,3 мм. В качестве источника излучения может быть использована рентгеновская трубка или синхротронный пучок.
Цель диссертационной работы.
• Разработка методики изготовления модулей дрейфовых камер с малым количеством вещества для трековой системы спектрометра HADES при сохранении максимального геометрического аксептанса установки.
• Оптимизация состава газовой смеси с целью получения максимального пространственного разрешения и стабильной работы дрейфовых камер.
• Исследование характеристик полномасштабного прототипа дрейфовых камер с малым количеством вещества:
- в лабораторных условиях с помощью радиоактивных источников и на пучке протонов с импульсом 2,1 ГэВ/с ускорителя SIS GSI (Дармштадт);
- в условиях, близких к реальным в эксперименте HADES;
- исследование долговременной стабильности работы камер.
• Экспериментально доказать, что параметры дрейфовых камер с малым количеством вещества второй плоскости трековой системы спектрометра HADES удовлетворяют требованиям эксперимента.
• Разработка и исследование характеристик линейного детектора тепловых нейтронов для спектрометра СПН на реакторе ИБР-2 ОИЯИ.
• Разработка и исследование характеристик беспараллаксного двумерного детектора для дифрактометра КАРД-7 (ИК РАН).
Научная новизна работы.
В диссертационной работе приведены:
• новые результаты экспериментальных исследований характеристик дрейфовых камер с малым количеством вещества: скорости дрейфа электронов и пространственного разрешения в зависимости от состава газовой смеси и напряжений, прикладываемых к электродам камеры;
• показана стабильность работы дрейфовых камер с малым количеством вещества при длительной эксплуатации в условиях физического эксперимента;
• новые результаты экспериментальных исследований с линейным координатным детектором тепловых нейтронов;
• новые результаты экспериментальных исследований характеристик двумерного рентгеновского детектора для дифрактометра КАРД-7.
Практическая ценность работы.
• Результаты экспериментальных исследований показали, что параметры дрейфовых камер с малым количеством вещества удовлетворяют требованиям эксперимента HADES. Созданы семь модулей дрейфовых камер для второй плоскости трековой системы спектрометра HADES.
• Разработана методика изготовления и тестирования детекторов в условиях массового производства, которая успешно применяется в настоящее время для массового изготовления детекторов переходного излучения для эксперимента ALICE на LHC (ЦЕРН).
• Использование детектора тепловых нейтронов для физических исследований на спектрометре поляризованных нейтронов на реакторе ИБР-2 ОИЯИ сокращает время измерений, что позволяет более эффективно использовать пучковое время.
• Создан беспараллаксный рентгеновский двумерный детектор для дифрактометра КАРД-7 (ИК РАН), который позволяет повысить точность рентгеноструктурных исследований и снизить радиационную нагрузку на исследуемые объекты с коротким временем жизни.
• Накоплен опыт разработки, изготовления и тестирования газовых координатных многопроволочных детекторов, который может быть применен в других лабораториях и научных центрах.
Содержание работы.
Диссертация состоит из четырех глав и заключения.
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в работах [1-10]. Кратко их можно сформулировать следующим образом:
1. Для спектрометра HADES разработана концепция многослойной дрейфовой камеры с малым количеством вещества, которая обеспечивает сохранение геометрического аксептанса установки и долговременную стабильную работу камеры. Камера имеет форму трапеции и содержит шесть чувствительных слоев дрейфовых ячеек размером 5x6 мм , ориентированных под разными углами (±0°, ±20° и ±40°). Использование газовой смеси на основе гелия в качестве рабочего газа и алюминиевой проволоки позволяет уменьшить влияние многократного рассеяния на импульсное разрешение спектрометра.
2. Проведены методические исследования характеристик дрейфовой камеры с малым количеством вещества:
• изучено влияние процентного состава газовой смеси на основе гелия с использованием в качестве гасящих добавок этана, диметилэфира и изобутана на временное разрешение и плато эффективности. В качестве рабочей смеси выбрана газовая смесь He-iC4Hio (60/40);
• при испытаниях полномасштабного прототипа MDC:
- в лабораторных условиях с источниками 90Sr и 55Fe получено плато эффективности -250 В при эффективности регистрации выше 96%. Неоднородность коэффициента усиления по всей площади детектора для разных чувствительных слоев не превышала 8%.
- на пучке протонов с импульсом 2,1 ГэВ/с изучена зависимость скорости дрейфа электронов и пространственного разрешения для газовых смесей Не-Ю4Ню в соотношении (60/40) и (70/30) от длины дрейфа и напряжения на электродах камеры.
Экспериментально показано, что скорость дрейфа электронов постоянна на большей части дрейфовой ячейки и слабо зависит от напряжения на камере, но чувствительна к процентному составу гелия и изобутана в смеси. Для смеси He-iC4H10 (60/40) скорость дрейфа равна (4,267 ± 0,007) см/мкс при напряжениях UK = Un = - 2 кВ.
На газовой смеси He-iC4Hio (60/40) значение пространственного разрешения, измеренное методом "self tracking", составило а-(68 ± 5) мкм для одного чувствительного слоя дрейфовых ячеек.
С помощью внешней трековой системы показано, что при учете вклада многократного рассеяния протонов в воздухе (а ~50 мкм) пространственное разрешение лучше 75 мкм на большей части длины дрейфа.
Отклонение шага анодных проволок от номинального значения 6 мм измерено с помощью кремниевых микростриповых детекторов. Максимальная измеренная неточность шага составляет ~ 20 мкм. • исследован процесс старения камер. Получено незначительное падение коэффициента газового усиления <5% при собранном заряде 20 мКл/см, соответствующем двум годам работы спектрометра HADES.
Стабильная работа полномасштабного прототипа дрейфовых камер в условиях, близких к реальным, а также проведенные исследования и оптимизация рабочих характеристик показали, что дрейфовые камеры с малым количеством вещества полностью удовлетворяют требованиям эксперимента HADES.
3. Разработана технология изготовления многослойных дрейфовых камер с малым количеством вещества, которая обеспечивает:
• высокую точность изготовления (лучше 20 мкм);
• механическую стабильность конструкции;
• долговременную стабильную работу дрейфовых камер.
4. Создана вторая плоскость трековой системы спектрометра, которая включает в себя шесть модулей дрейфовых камер. Пространственное разрешение одного чувствительного слоя модуля дрейфовой камеры составляет 105 ± 6 микрон при эффективности регистрации - 98%.
С момента интеграции дрейфовых камер второй плоскости в установку было проведено более десяти экспериментов с пучками протонов, пионов и ядер углерода с интенсивностью -106 частиц/с. Во всех экспериментах дрейфовые камеры показали стабильную работу и высокую эффективность регистрации.
5. Для спектрометра поляризованных нейтронов, расположенном на восьмом канале реактора ИБР-2 ОИЯИ, создан линейный позиционно-чувствительный детектор тепловых нейтронов на основе МПК, а также электронная система сбора и обработки данных. Детектор работает на л газовой смеси 3,4 атм Не + 2 атм СзНв. Набор информации ведется в режиме кадровой съемки для выделения нейтронов с длиной волны АМ-е-12 А по времени пролета. Эффективность регистрации нейтронов составляет -70% для длины волны 2 А. Детектор работает при загрузках -105 событий/с и имеет:
• низкую чувствительность к гамма-излучению;
• неоднородность эффективности регистрации -1,5%;
• интегральную нелинейность < 0,3%;
• пространственное разрешение —1,5 мм.
Успешная эксплуатация детектора на спектрометре СПН показала его пригодность для проведения:
• рефлектометрических и рефрактометрических исследований слоистых структур, в которых присутствует диффузное рассеяние на границах раздела и в объёме;
• исследований магнитно-неколлинеарных структур, вызывающих расщепление пучка поляризованных нейтронов.
Детектор может быть также использован в малоугловом спектрометре с щелевой геометрией, в котором область изменения вектора рассеяния составляет (Ю'^Ю'^А"1.
Использование позиционно-чувствительного детектора сокращает время измерений и позволяет сэкономить пучковое время. 6. Для рентгеноструктурных исследований в ИК РАН создан двумерный беспараллаксный детектор на основе МПК, работающий на газовой смеси Хе(80%) + Аг(9%) + СН4(11%) при давлении до 4 атм. Детектор состоит из:
• газового двумерного детектора со сферическим входным окном и дрейфовым промежутком;
• системы координатного съема информации на основе линий задержки;
• электроники цифрового кодирования, накопления и передачи данных вПК.
В результате методических исследований получены следующие характеристики:
- пространственное разрешение по обеим координатам 0,25 мм (ПШПВ);
- отсутствие параллакса в интервале одновременно регистрируемых углов дифракции в 50°;
- неоднородность эффективности регистрации 0,3% при эффективности регистрации 80% (8 кэВ);
- дифференциальная нелинейность (по точной и неточной координате) 0,5% и 1,8%;
- предельная скорость счета по всей камере при потерях счета 50% -500 кГц;
- время передачи накопленной дифракционной картины (512х512х216) в ПК 0,3 с;
- высокая стабильность параметров детектора позволяет вводить поправки, полученные заранее;
- герметичный газовый объем, позволяющий работать при давлении газовой смеси до 4 атм, обеспечивает малый расход ксенона.
Измеренные характеристики детектора показывают, что детектор пригоден для решения широкого спектра задач рентгеновской дифрактометрии.
Диссертация основывается на следующих опубликованных работах:
1. С.П.Черненко, Г.Н.Агакишиев, В.Ф.Чепурнов, О.В.Фатеев, Л.Н.Глонти, А.Г.Петров, В.Н.Печенов, ЛЛХСмыков, Ю.В.Заневский, Г.Бокемайер, Х.Дауес, Й.Хинэ, В.Кениг, Г.Штельцер, Ч.Гарабатос, И.Кемптер, К.Мюнц, И.Штрот, Е.Вустенфельд, П.Цумбрух, Разработка и исследование многослойных дрейфовых камер (MDC-2) с малым количеством вещества для внутренней части спектрометра HADES // Краткие сообщения ОИЯИ, N.5,6[97]-99, 1999, с.22-32.
2. Л.Н.Глонти, Ю.В.Заневский, А.Г.Петров, Л.П.Смыков, О.В.Фатеев, С.П.Черненко, Разработка и создание прототипа многослойной дрейфовой камеры (MDC-2) для спектрометра HADES // Сообщение ОИЯИ Р13-2000-80, Дубна, 2000.
3. S.P.Chernenko, O.V.Fateev, Yu.V.Zanevsky, Octal channel amplifier-discriminator based on ASD-8 (ASIC) for timing measurements with drift chambers // Preprint HNR, E13-97-60, Dubna, 1997.
4. C.Garabatos, W.Karig, C.Muntz, A.Steigerwald, J.Stroth, J.Wustenfeld, A.Zentek, K.Bethge, S.Chernenko, O.Fateev, L.Glonti, L.Smykov, Yu.Zanevsky, H.Bokemeyer, W.Koenig, H.Stelzer, P.Zumbruch, Optimisation of low-mass drift chambers for HADES // Nucl. Instr. and Meth. A412, 1998, p.3 8-46.
5. H. Bokemeyer, J.L. Boyard, V. Chepurnov, S. Chernenko, H. Daues, F. Dohrmann, W. Enghardt, O. Fateev, C. Garabatos, L. Glonti, E. Grosse, J. Hehner, T. Hennino, J. Kempter, W. Koenig, C. Muntz, L. Naumann, A. Petrov, J. Pouthas, Ph. Rosier, L. Smykov, H. Stelzer, M. Sobiella, J. Stroth, J. Wustenfeld, Yu. Zanevsky, P. Zumbruch, Development of low-mass drift chambers for the HADES spectrometer // Nucl. Instr. and Meth. A477, 2002, p. 397-400.
6. C.Muntz, J.Markert, G.Agakichiev, H.Alvarez-Pol, E.Badura, J.Bielcik, H.Bokemeyer, J.L.Boyard, V.Chepurnov, S.Chernenko, H.Daues, F.Dortmann, W.Enghardt, O.Fateev, C.Garabatos, L.Glonty, E.Grosse, J.Hehner, K.Heidel, T.Hennino, J.Hoffmann, A.Ierusalimov, B.Kampfer, K.Kanaki, W.Koenig, R.Kotte, L.Naumann, W.Ott, Y.C.Pachmayer, V.Pechenov, J.Pouthas, B.Ramstein, K.Rosenkranz, P.Rosier, M.Roy-Stephan, A.Rustamov, A.Sadovsky, L.Smykov, M.Sobiella, H.Stelzer, H.Stroebele, J.Stroth, C.Sturm, M.Sudol, J.Wustenfeld, Y.Zanevsky, P.Zumbruch, The HADES tracking system // Nucl. Instr. and Meth. A 535, 2004, p. 242-246.
7. О.В.Фатеев, Г.А.Черемухина, С.П.Черненко, Ю.В.Заневский, Х.Лаутер, В.В.Лаутер, С.В.Кожевников, Ю.В.Никитенко, А.В.Петренко, Позиционно-чувствительный детектор для спектрометра поляризованных нейтронов // ПТЭ №2, 2001, с. 5-12.
8. Д.М.Хейкер, М.Е.Андриянова, С.Н.Сульянов, Ю.В.Заневский, О.В.Фатеев, С.П.Черненко, Исследование параметров двумерного детектора SD-1000 со сферическим входным окном // Кристаллография, Т.41, №2, 1996, с. 362-369.
9. Yu.V.Zanevsky, S.P.Chernenko, G.A.Cheremukhina, O.V.Fateev, D.M.Kheiker, M.E.Andrianova, S.N.Sulianov, Test results of parallax-free X-ray area detector SD-1000 in the diffractometer CARD-7 // Nucl. Instrum. and Meth. A 367, 1995, p.76-78.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. F.Sauli, Principles of Operation of Multiwire Proportional and Drift Chambers, CERN 77-09,1977.
2. Ю.В.Заневский, Проволочные детекторы элементарных частиц, М.: Атомиздат, 1978.
3. В.Д.Пешехонов, Методика газонаполненных координатных детекторов и их применение для биомедицинских исследований, ЭЧАЯ, Т.17, Вып.5, 1986, с. 1030-1078.
4. Б.Ситар, Новые направления в развитии дрейфовых камер, ЭЧАЯ, Т.18, Вып. 5, 1987, с. 1080-1124.
5. HADES, Technical Proposal, GSI 1994.
6. P.Salabura, Dilepton Spectroscopy with HADES at SIS, Acta. Phys. Polon. B27, 1996, p. 3095-3102.
7. S.P.Chemenko et al., X-ray detectors for structure investigations constructed JINR, Proc. 3rd London Conf. on Position Sensitive Detectors, London, UK, Sept. 6-10, 1993; Nucl. Instr. and Meth. A348, 1994, p. 261-263.
8. M.E.Andrianova et al., A coordinate X-ray diffractometer based on a two-dimensional proportional chamber and a two-circle goniometer, J. Appl. Cryst., V.15,1982, p. 626-631.
9. J.Miyahara, K. Takahashi, Y. Amemiya et al., A new type of X-ray area detector utilizing laser stimulated luminescence, Nucl. Instr. and Meth. A246, 1986, p. 572-578.
10. R.Kahn et al., A fast X-ray diffractometer based on a spherical drift multiwire proportional chamber, Nucl. Instr. and Meth. V. 172, 1980, p. 337-344.
11. Barnett R.M. et al, Review of Particle Physics, Phys. Rev. D54, №1, 1996, p. 132.
12. К.Зигбан, Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, Пер. с англ. М.: Атомиздат , 1969, Т.4, с. 207-272.
13. B.Sadoulet, Proc. Inter. Conf. on Instrumentation for Colliding beam physics, SLAC, 1982, p.1-11.
14. F.Sauli, New developments in gaseous detectors, CERN-EP/2000-108, 2000.
15. V.Palladino and B.Sadoulet, Application of classical theory of electrons in gases to drift proportional chambers, Nucl. Instr. and Meth. V.128, 1975, p. 323-335.
16. A.Peisert and F.Sauli, Drift and diffusion of electrons in gases: a compilation, CERN 84-08,1984.
17. H.Drumm et al., Experience with the JET-chamber of the JADE detector at PETRA, Nucl. Instr. and Meth. V.176, 1980, p. 333-344.
18. G.Schultz and J.Gresser, A study of transport coefficients of electrons in some gases used in proportional and drift chambers, Nucl. Instr. and Meth. V.151, 1978, p. 413-431.
19. J.A.Jaros, Drift and proportional tracking chambers, SLAC-PUB-2647, SLAC, 1980.
20. W.Farr et al., Space resolution of drift chambers operated at high gas pressure, Nucl. Instr. and Meth. V.154, 1978, p. 175-181.
21. H.Raether, Electron avalanches and breakdown in gases, Lond.: Butter-worths, 1964.
22. Г.Д.Алексеев и др., Самогасящийся стримерный (СГС) разряд в проволочной камере, ЭЧАЯ, 1982, Т. 13, Вып.З, с. 703-748.
23. G.Charpak et al., Some developments in the operation of multiwire proportional chambers, Nucl. Instr. and Meth. V.80, 1970, p. 13-34.
24. N.A.Filatova et al., Study of drift chamber system for a K-e scattering experiment at the Fermi National Accelerator Laboratory, Nucl. Instr. and Meth. V.143, 1977, p. 17-28.
25. F.J.Barbosa et al., A drift chamber system for a toroidal detector, Nucl. Instr. and Meth. A323, 1992, p. 191-197.
26. S.Uno, The BELLE central drift chamber, Nucl. Instr. and Meth. A379, 1996, p. 421-423.
27. K.K.Gan et al., Study oh helium-based drift chamber gases, Nucl. Instr. and Meth. A374, 1996, p. 27-33.
28. M.Agnello, The drift chamber system for the FINUDA experiment, Nucl. Instr. and Meth. A379, 1996, p. 411-413.
29. A.Andryakov et al., The KLOE drift chamber, Nucl. Instr. and Meth. A379 (1996) p. 414-416.
30. A.Sharma, F.Sauli, Low mass gas mixtures for drift chambers operation, Nucl. Instr. and Meth. A350, 1994, p. 470-477.
31. A.Sharma and F.Sauli, Low mass gas mixtures for drift chambers operation CERN-PPE/93-51.
32. T.Hatsuda and S.H.Lee, QCD sum rules for vector meson in the nuclear medium, Phys. Rev. С 46, 1992, R34.
33. G.E.Brown and M.Rho, Scaling effective Lagrangians in a dense medium, Phys. Rev. Lett. 66,1991, p. 2720-2723.
34. S.Klimt et al., Chiral phase transition in the SU(3) Nambu and Jona-Lasinio model, Phys. Lett. В 249, 1990, p. 386-390.
35. RJ.Porter et al., Dielectron Cross Section Measurements in Nucleus-Nucleus Reactions at 1.0A GeV, Phys. Rev. Lett. 79, 1997, p. 1229-1232.
36. W.K.Wilson et al., Inclusive dielectron cross sections in p+p and p+d interactions at beam energies from 1.04 to 4.88 GeV, Phys. Rev. С 57, 1998, p. 1865-1878.
37. R.Schicker et al., Acceptance and resolution simulation studies for the dielectron spectrometer HADES at GSI, Nucl. Instr. and Meth. A380, 1996, p. 586-596.
38. E. Berdermann et al., First Applications of CVD-Diamond Detectors in Heavy-ion Experiments, Nucl. Phys. (Proc. Suppl.) B78, 1999, p. 533-539.
39. R.Gernhauser et al., Photon detector performance and radiator scintillation in the HADES RICH, Nucl. Instr. and Meth. A371, 1996, p. 300-304.
40. C.Agodi et al., The HADES time-of-flight wall, Nucl. Instr. and Meth. A492, 2002, p. 14-25.
41. A.Balanda et al., The HADES Pre-Shower detector, Nucl. Instr. and Meth. A531, 2002, p. 445-458.
42. J.Lehnert et al., Ring recognition in the HADES second-level trigger, Nucl. Instr. and Meth. A433, 1999, p. 268-273.
43. С.П.Черненко и др., Разработка и исследование многослойных дрейфовых камер (MDC-2) с малым количеством вещества для внутренней части спектрометра HADES, Краткие сообщения ОИЯИ, N.5,697]-99, 1999, с. 22-32.
44. R.Veenhof, GARFIELD, a drift chamber simulation program, Version 5.35, 1996.
45. Л.Н.Глонти и др., Разработка и создание прототипа многослойной дрейфовой камеры (MDC-2) для спектрометра HADES, Сообщение ОИЯИ Р13-2000-80, Дубна, 2000.
46. F.M.Newcomer et al., A fast low-power amplifier-shaper-discriminator for high rate straw tracking systems, IEEE Trans. Nucl. Sci., NS-40, N.4, Part 1, 1993, p. 630-636.
47. S.P.Chernenko, O.V.Fateev, Yu.V.Zanevsky, Octal channel amplifier-discriminator based on ASD-8 (ASIC) for timing measurements with drift chambers, Preprint JINR, El3-97-60, Dubna, 1997.
48. C.Garabatos et al., Optimisation of low-mass drift chambers for HADES, Nucl. Instr. and Meth. A412, 1998, p. 38-46.
49. Л.Хаксли, Р.Кромптон, Диффузия и дрейф электронов в газах, Пер. с англ. М.: Мир, 1977.
50. C.Muntz, Results from MDC Prototype-1 analysis Test beam April'97, MDC Internal report, 1997.
51. H.Bokemeyer et al., Development of low-mass drift chambers for the HADES spectrometer, Nucl. Instr. and Meth. A477, 2002, p. 397-400.
52. C.Muntz for the HADES Collaboration, The di-electron spectrometer HADES at GSI: a status report, Nuclear Physics В (Proc. Suppl.) 78, 1999, p. 139-144.
53. Э.Бадура и др., Разработка и создание аналоговой электроники считывания для системы дрейфовых камер установки HADES, Письма в ЭЧАЯ №198]-2000, с. 73-76.
54. C.Muntz et al, The HADES tracking system, Nucl. Instr. and Meth. A 535, 2004, p. 242-246.
55. Г.Н.Агакишиев и др., Быстрый метод поиска треков в многослойных дрейфовых камерах спектрометра HADES, Письма в ЭЧАЯ №4101]-2000, с. 54-68.
56. C.Lippmann, Diploma thesis, University of Frankfurt, 2001.10 10
57. G.Agakichiev et al., Dielectron production in С + С collisions at 2A GeV with the HADES spectrometer, Physical Review Letters 98, 052302, 2007.
58. P.Salabura et al., Study of e+, e" production in elementary and nuclear collisions near the production threshold with HADES, Progress in Particle and Nuclear Physics 53, 2004, p. 49-58.
59. О.В.Фатеев и др., Позиционно-чувствительный детектор для спектрометра поляризованных нейтронов, ПТЭ №2, 2001, с. 5-12.
60. G.A.Cheremukhina et al., A Two -Dimensional Detector with Delay Line Readout for Slow Neutron Fields Measurements, Preprint JINR E13-92-52. Dubna, 1992.
61. Ю.В.Заневский и др., Двумерный позиционно-чувствительный детектор медленных нейтронов, ПТЭ № 5, 1992, с. 44-51.
62. V.L.Aksenov, et al., Refraction of Polarized Neutrons in a Magnetically Non-Collinear Medium, Preprint JINR E3-96-507. Dubna, 1996.
63. V.L.Aksenov et al., Refraction of polarized neutrons in a magnetically non-collinear layer, PhysicaB, V. 234-236, 1997, p. 513-515.
64. H.Fredrikze et al., Non-specular spin-flipped neutron on reflectivity from a cobalt film on glass, Physica В, V. 248, 1998, p. 157-162.
65. V.Lauter-Pasyuk, Magnetic off-specular neutron scattering from Fe/Cr multilayers, Physica В, V. 283,2000, p. 194-198.
66. M.A.Kiselev et al., Investigation of Temperature Sensitive Mixed Lipid/Detergent Systems at the YuMO Spectrometer, Preprint JINR E3, 1498-168, Dubna, 1998.
67. Yu.V.Zanevsky, S.P.Chernenko, G.A.Cheremukhina, O.V.Fateev et al., Test results of parallax-free X-ray area detector SD-1000 in the diffractometer CARD-7, Nucl. Instrum. and Meth. A367, 1995, p. 76-78.
68. Д.М.Хейкер и др., Исследование параметров двумерного детектора SD-1000 со сферическим входным окном, Кристаллография, Т.41, №2, 1996, с. 362-369.
69. Д.М.Хейкер, Рентгеновская дифрактометрия монокристаллов, JL: Машиностроение, 1973, с. 67-68.
70. А.Н.Попов и др., Коррекция измерений интенсивности и координат в дифрактометре с двумерным детектором, Кристаллография, 1992, Т.37, №4, с. 863.
71. Ю.С.Анисимов и др., Автоматическая быстродействующая установка АРД-1 с высокоточным разрешением для регистрации рентгеновской дифракционной картины, Кристаллография, Т.26, №6, 1981, с. 1305-1311.
72. С.Н.Сульянов и др., Измерение угловых координат в детекторе со сферическим дрейфовым промежутком, Кристаллография, 1996, Т.41, №2, с. 370-375.
73. S.N.Sulyanov et al., Using a two-dimensional detector for X-ray powder diffractometry, J. Appl. Cryst., V.27, 1994, p. 934-942.
74. С.Н.Сульянов и др., Использование рентгеновского дифрактометра с двумерным детектором для метода Ритфельда, Кристаллография, Т.40, №2, 1995, с. 234-238.
