Регистрация / Вход
Прислать материал

Полупроводниковые детекторы в экспериментах LHC

Фамилия
Трифонова
Имя
Екатерина
Отчество
Викторовна
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Полупроводниковой электроники и физики полупроводников
Академическая группа
ППЭ-13-1
Научный руководитель
к.ф-м.н., доц. Диденко С.И.
Название тезиса
Полупроводниковые детекторы в экспериментах LHC
Тезис

Целью данной работы является исследование полупроводниковых детекторов, применяемых в экспериментах LHC, а так же оценка перспективности замены детекторов на Si детекторами на GaAs.

Timepix детекторы - это гибридные пиксельные детекторы, которые были разработаны коллаборацией Medipix в ЦЕРНe. Для детекторов Timepix используются различные материалы, в основном это CdTe, GaAs и Si с диапазоном толщин от 300 мкм до 1500 мкм. Они применяются в физике элементарных частиц на LHC, например, в экспериментах ATLAS и The MoEDAL, а так же в космической технике, дозиметрии и ускорительных установках. 

В ходе эксперимента The MoEDAL на LHC были установлены 5 Timepix детекторов с сенсорами из Si толщиной 300 мкм и 1 мм. Задача этих устройств – обнаруживать заряженные частицы высоких энергий и измерять параметры, характеризующие радиационное поле. Благодаря их трековой способности, они также могут идентифицировать сильно-ионизирующие события. В связи с этим, возможно их дальнейшее применение на экспериментах ALICE, в качестве пиксельных детекторов внутренней трековой системы, а так же на эксперименте LHCb в качестве вершинного детектора. 

Вследствие того, что GaAs более радиационно-стойкий материал, чем Si, к нему проявляют интерес как к одному из перспективных материалов для детекторов Timepix. Рассмотрев данный детектор с сенсором на основе GaAs, легированного Cr, толщиной 300 мкм и энергией фотонов 12 кэВ, стоит отметить его пространственное разрешение, равное 8,2 пар линий на мм, энергетическое разрешение, которое достигает 0,8%. Так же данный детектор стабилен по времени: после года облучения источником гамма-излучения Am-241, из 65536 (256x256) пикселей неактивными стали только 30 пикселей. 

Таким образом, рассмотрев системы детекторов на LHC, а также изучив основные параметры детекторов на GaAs, можно сделать вывод, что их использование достаточно перспективно на экспериментах LHCb в качестве вершинного детектора, а также на экспериментах The MoEDAL и ALICE в качестве детекторов Timepix.