ATLAS BIS MDT Kadri ÖZDEMİR Kadri ÖZDEMİR. Müon Spektrometresi Müonlar elektronlara benzerler fakat kütleleri elektronun kütlesinden yaklaşık 200 kat.

... konulu sunumlar: "ATLAS BIS MDT Kadri ÖZDEMİR Kadri ÖZDEMİR. Müon Spektrometresi Müonlar elektronlara benzerler fakat kütleleri elektronun kütlesinden yaklaşık 200 kat."— Sunum transkripti:

1 ATLAS BIS MDT Kadri ÖZDEMİR Kadri ÖZDEMİR

2 Müon Spektrometresi Müonlar elektronlara benzerler fakat kütleleri elektronun kütlesinden yaklaşık 200 kat fazladır. Müon spektrometresi P T > 300 GeV/c durumları için ΔP T /P T = 1 x 10 -4 x p / Gev ayırım gücüne sahiptir. (ATLASTDR 1999) 1TeV’lik müonların momentumunu %10 hassaslıkla 10-200 GeV’lik müonların momentumunu %2-3 hassasiyet ile ölçmektedir.

3 MÜON ÖLÇÜM PRENSİBİ Müon spektrometresi müonların yörüngelerini(trajectory) ve momentumlarını büyük bir hassasiyet ile ölçer. Müonların momentumları manyetik alanda saptırılan parçacıkların üç ayrı istasyonda ölçülen eğrilik yarıçaplarından bulunur. Sagitta ; S = eBl 2 / 8P T 1 TeV olan müon yaklaşık 500 μm Sagittaya sahiptir.

4 ATLAS Müon spektrometresi; Tetikleyici odacıklar Dirençli düzlem odacıkları (RPC). 596 odacık ile 3650 m 2 İnce aralık odacıkları (TGC). 192 odacık ile 2900 m 2. İzleyici odacıklar Katot şeritli odacıklar (CSC). 32 odacık 27 m 2 İzleyici sürüklenme odacıkları (MDT). 1200 odacık ile 5500 m 2

5 MDT MDT odacıkları fıçı ve uç kapak olmak üzere iki kısma ayrılmaktadır. Uç- kapak odacıkları 1 m 2 ile 10 m 2 arasında bir alan kaplar. Fıçı MDT dikdörtgen biçimindedir ve 1.5 ile 10 m 2 alan kaplar.

6 Fıçı MDT İç (Inner), Orta (Middle) ve Dış (Outer) olmak üzere üç eşmerkezli istasyonda bulunur. Her fıçı istasyon Büyük (Big) ve Küçük (Small) iki tip MDT odacığına sahiptir. Fıçı bölgesinde 6 temel tip MDT odacığı vardır. BISBILBMSBMLBOSBOL Radyal pozisyonları (mm) 4525492680707116105449477 Her tabakadaki tüp sayısı 303648567272 Her çoklu tabakadaki tabaka sayısı 443333 Tüp uzunluğu (mm) 1617.52671.53071.53551.53773.54961.5 Tüp çapı (mm) 6.5170170317317317

7 MDT odacıkların temel detekte elementi alüminyum tüplerdir. Bu tüpler;. 30 mm çapında, duvar kalınlığı 400 μm. Merkezinde W-Re tel. Uygulanan voltaj 3080 V. 3 bar ve Ar/ CO 2 (% 97 / % 3) gaz karışımı MDT odacıkları iki tane çok katlı tabaka içermektedir. Çok katlı tabaklar orta ve dış istasyonda 3, iç istasyonda 4 katlı sürüklenme tüplerinden oluşmaktadır. MDT odacıklarında ve çok katlı tabakalar birbirinden ayırıcı çerçeve ile ayrılmaktadır ve burada optik sistem bulunmaktadır. Bu sistem;. optik deformansyonu. Değişik odacıklar arasındaki bağıl yer değiştirmelerini kontrol etmek içindir.

8 TEK BİR MDT TÜPÜ

9 MDT’lerin Çalışma Prensibi Bir müyon gaz karışımıyla doldurulmuş sürüklenme tüpü içinden geçerken geçtiği yol boyunca gazı iyonlaştırır. İyonlaşma sonucu oluşan elektronlar bir küme içinde dağılır. Bu elektron kümeleri (birincil elektronlar) aşağıda tanımlanan radyal elektrik alanı yönünde, anot tele doğru sürüklenir E (r) = V/ (r ln (b/a)) r: anot telinden uzaklık a: telin çapı b: tüpün iç çapı Gaz kazancı 2 x 10 4 TDC, sürüklenme zamanını 30 ps ayırım gücü ile ölçer.

10 Düşük empedanslı ön yükselteçten çıkan sinyal bir değişken yükselteç ve oradan da bir ayrıştırıcıya gönderilir. Ayrıştırıcı gelen sinyali sayısal sinyale dönüştürür. Ayrıştırıcının sayısal çıkışı, bir tetikleme sinyali ve müyon pulsı arasındaki zaman farkını ölçmek için, zaman-sayısal dönüştürücü (TDC)’ye bağlıdır

11 Sürüklenme zamanı sürüklenme yarıçapına çevrilir. Sürüklenme yarıçapı müon izi ile anot teli arasındaki en kısa mesafedir. Bu dönüşüm r-t bağıntısı ile yapılmaktadır. Sürüklenme yarıçapı ile tek sürüklenme tüpü müon izlerine teğet olan yalnızca bir çemberi tanımlar.

12 Yüksek çözünürlük elde etmek için odacıklara hassas teller yerleştirilmiştir. Bunun dışında odacık şekillerinin deformasyonlarını kontrol etmek için optik izleyiciler (RASNIK sistemi) kullanılır. RASNIK sistemi üç noktanın birbirine göre hizalanmasını sağlar. 2007 Yüksek Lisans Tezi

13 BIS MDT MDT odacıkları müonların yörüngelerini 80 μm hassasiyet ile ölçmektedir. BIS MDT’ler Hadronik Tile kalorimetre ve fıçı toroid kryostatı arasına yerleştirildiği için bunların dizaynı standart MDT odacıklarından. Gaz dağıtımının yerleşimi. Faraday kafesi dizaynı. Koruma/izolasyon kaplamanın kalınlığı ile farklıdır.

14 Deney düzeneği İki adet BIS modül 0. Selanik üniversitesine 1999 yılında yapıldı.. 2000 yılında CERN’de stereo x-ışın tomografında taranmıştır.. BIS modülde kullanılan sürüklenme tüpleri Atina üniversitesi tarafından yapılmış olup, Ulusal Atina üniversitesi tarafından test edildi. BIS odacıklarının performans testleri ise Selanik üniversitesinde yapıldı. Kozmik deney düzeneği. BIS odacığı. Hodoskop sistemden oluşmaktadır.

15 Hodoskop sistem her iki düzlemde 4 sintilatör levhadan oluşur ve tetiklemeyi sağlar. Sintilatörlerin her biri bir ışık kılavuzu ve bir foto çoğaltıcı tüpe bağlıdır. Her sintilatör 10 cm x 100 cm dir. İki düzlem arasındaki dikey uzunluk 40 cm dir. BIS odacığı iki çoklu tabakadan oluşur (Artemis ve Beatrice) Her çoklu tabaka sürüklenme tüplü 4 tabakadan oluşur. Her tabaka 30 alüminyum sürüklenme tüpünden oluşmaktadır. Çoklu tabaklar birbirlerinden 7 mm kalınlığında yedi tane alüminyum şeritle ayrılmıştır.

16

17 Gaz katkı sistemi Gaz sisteminin her çoklu tabakadaki her tüp için gaz temini vardır ve gaz akışı 12 l/h Tüpler için gaz sızıntısı 10 -8 bar l/s’den daha büyük olan tüpler kullanılmadı.

18 Uzaysal ayırım gücü

19 Tek tüpün verimliliği

20 Kozmik data analizi.her tüpte 1500 olay. t mak – t 0 mak. Sürüklenme zamanı ~ 700 ns

21 HV. 2880 V için 760 ns. 2980 V için 740 ns. 3080 V için 700 ns. 3180 V için 680 ns t sürüklenme α (V sürüklenme ) -1 α (p/E)

22 Basınç. 2.8 atm için 650 ns. 3 atm için 700 ns. 3.2 atm için 750 ns

23 Uzay-zaman bağıntısı Sürüklenme zamanı sürüklenme uzaklığına dönüştürüldü. Otokalibrasyon ile hesaplanan uzay-zaman bağıntısı ile Garfield simülasyonundan elde edilen uzay-zaman bağıntısı karşılaştırıldı. Maksimum sürüklenme zamanı 700 ns olarak ölçüldü ve bağıntı kullanılarak uzaysal ayırım gücü 80 μm ölçüldü.

24 Sonuç Burada müon spektrometresinin alt birimlerinden olan BIS MDT odacıklar üzerine bir çalışma yapıldı. Bu çalışmada BIS MDT odacıklarının ATLAS standartları altında kozmik ışın deney seti kullanılarak performansına bakıldı. Burada mak. Sürüklenme zamanı r-t bağıntısı kullanılarak uzaysal ayırım gücü 80 mikrometre ölçüldü. Bulunan sonuçlar GARFİELD simülasyonu ile uyum içindedir.

25