宇宙線繆子成像的探測器基礎(chǔ)課件

1、2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)1outlineATLAS BI RPC升級目標(biāo)本年度開展的主要工作年度工作計(jì)劃及完成情況小結(jié)LHC：升級計(jì)劃2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)2ATLAS Phase-II繆子探測器升級2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)3前向繆子探測器（多層GEM）窄氣隙RPC繆子觸發(fā)探測器繆子探測器電子學(xué)升級完成 子探測器和一級觸發(fā)及相關(guān)電子學(xué)的預(yù)研究, 確定方案并啟動(dòng)建造現(xiàn)有的ATLAS RPC muon系統(tǒng)2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)4共6層獨(dú)立的RPC，每層RPC在和兩維方

2、向上測量繆子的位置OUTER LAYER主要用于High pT觸發(fā)MIDDLE LAYER主要用于Low pT觸發(fā)在最內(nèi)層（INNER LAYER）沒有RPC探測器RPC系統(tǒng)面臨的主要問題2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)5壽命問題：設(shè)計(jì)指標(biāo)：積分電荷0.3C/cm2，相當(dāng)于在100Hz/cm2計(jì)數(shù)率下工作10年。到HL-LHC階段，RPC已經(jīng)達(dá)到工作壽命。只能運(yùn)行在低工作電壓下，探測效率45%。計(jì)數(shù)率限制在HL-LHC亮度下，RPC計(jì)數(shù)率將提高約一個(gè)量級，達(dá)到300Hz/cm2。解決方法：在桶部最內(nèi)層增加三層RPC計(jì)數(shù)率：300Hz/cm2提高位置分辨：實(shí)現(xiàn)muon t

3、racking提高時(shí)間分辨：bunch crossing識(shí)別L=71034cm-2s-114TeVRPC探測器升級目標(biāo)2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)6通過對電極材料的改進(jìn)、室體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、讀出方法的設(shè)計(jì)、以及工作條件的研究，結(jié)合新型的前端電子學(xué)和讀出電子學(xué)，系統(tǒng)提高RPC 的各項(xiàng)關(guān)鍵性能，達(dá)到ATLAS Phase II 升級的指標(biāo)要求；建立專用的探測器性能測試系統(tǒng)；完成探測器設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)小批量工程樣機(jī)試制；建立并完善批量建造的工藝流程、質(zhì)量控制、性能檢測體系，為Phase-II 升級工程建造奠定基礎(chǔ)。針對ATLAS Phase-II階段升級的對RPC繆子觸發(fā)探測器更高

4、的計(jì)數(shù)率能力、時(shí)間分辨、位置分辨及抗老化性能的需求，開展RPC 探測器性能研究。探測效率：95% 計(jì)數(shù)率：1kHz/cm2時(shí)間分辨：1ns 位置分辨：1mm工作壽命：LH-LHC亮度下工作10年訪問Roma二大郭軍、孫勇杰，于2017年5-6月期間，訪問羅馬二大。參觀了RPC制作公司General Tecnica和羅馬二大的實(shí)驗(yàn)室，詳細(xì)了解了大批量RPC制作的主要設(shè)備、RPC整體裝配過程、探測器和電子學(xué)測試過程，及目前開展的主要工作。商定了購買用于R&D的RPC prototype的設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)，已下單，預(yù)計(jì)10月底制作完成。訪問期間討論了phase-II升級階段急需開展的主要工作：探測器讀出

5、單元的模擬研究和設(shè)計(jì)FEE前放芯片/板級測試與集成讀出板批量制作方案與工藝新型氣體成分研究與測試2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)7參加BIS 7/8 RPC原型建造科大劉嘯天7-8月參加羅馬二大RPC裝配工作，學(xué)習(xí)RPC組裝的關(guān)鍵技術(shù)。2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)8Readout patternGas gap新型FE boardBIS7/8原型探測器束流測試2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)9原型探測器結(jié)構(gòu)電子學(xué)連接及束流位置數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)束流測試初步結(jié)果2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)10束流位置

6、Gap 1Gap 2Gap 3探測效率（低壓待優(yōu)化）Cluster size時(shí)間分辨單層：489psL1 Barrel Muon trigger monitoring科大李亨參加了ATLAS桶部muon觸發(fā)性能監(jiān)控軟件工作初步完成了RPC觸發(fā)時(shí)間、效率等的監(jiān)控軟件開發(fā)2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)11探測器材料訂貨訂購RPC氣室：5050cm，15個(gè)10050cm，3個(gè)RPC讀出pattern：5050cm，30個(gè)10050cm，3+3個(gè)Milled Copper on PET foil：1米20米完成時(shí)間：10月底2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總

7、結(jié)會(huì)12宇宙線測試系統(tǒng)科大部：已訂購氣體系統(tǒng)、高壓插件、低壓電源等，結(jié)合已有設(shè)備，具備宇宙線測試系統(tǒng)的基本構(gòu)成山大部：數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)：VME bridge V1718、Digitizer V1743（抽樣率最高3.2GHz ）、已開發(fā)了DAQ軟件高壓電源：15kV高壓電源：N1570（正辦免稅手續(xù)，下月到貨）配氣系統(tǒng)：MT-300X氣體混合儀：三路輸入/四路輸出、總流量：10-200SCCM，已簽采購合同，下月到貨上交部：已具備高壓系統(tǒng)、氣體系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)等基本構(gòu)架。2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)13年度進(jìn)展及完成情況年度任務(wù)考核指標(biāo)完成情況2016.7-2017.

8、6窄氣隙RPC 材料和設(shè)備采購，材料性能測試，RPC 探測器設(shè)計(jì)完成RPC 探測器設(shè)計(jì)和材料性能測試；基本完成（材料性能測試待完成）2017.7-2018.6不同構(gòu)型RPC 原型探測器的制作和測試，優(yōu)化RPC 探測器結(jié)構(gòu)，參與TDR撰寫完成4040cm2 RPC 原型探測器制作，開展性能研究；即將開展探測器性能研究2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)14隊(duì)伍姓名單位職稱分工趙政國中科大正高課題負(fù)責(zé)人孫勇杰中科大副高RPC探測器研制劉衍文中科大正高M(jìn)uon物理需求郭軍上交大正高RPC性能研究馮存峰山大正高RPC性能研究2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)1

9、5正高：四人副高：一人工程師：二人技師：三人博士后：三人博士生：五人下一步計(jì)劃完成RPC探測器裝配同步開展探測器性能研究根據(jù)模擬研究，優(yōu)化探測器設(shè)計(jì)研究新型的讀出方法、裝配工藝、工作條件2017年10月31日LHC探測器升級2017年度總結(jié)會(huì)16經(jīng)費(fèi)使用情況分項(xiàng)預(yù)算數(shù)已到賬累計(jì)執(zhí)行數(shù)執(zhí)行率設(shè)備費(fèi)16.270%5.0材料費(fèi)319.76.9測試化驗(yàn)加工費(fèi)77.013.2燃料動(dòng)力費(fèi)14.00差旅費(fèi)31.82.9會(huì)議費(fèi)14.40國際合作與交流134.161.7出版文獻(xiàn)信息傳播3.20.1勞務(wù)費(fèi)160.48.0專家咨詢費(fèi)5.00.7其他86.849.8間接費(fèi)137.4100.0外撥240.0173.0合計(jì)1240.0421.048%2017