Исследования пиксельных детекторов для новой внутренней трековой системы эксперимента ALICE на Большом Адронном Коллайдере

Нестеров Дмитрий Геннадьевич
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Внутренняя трековая система (ВТС) играет ключевую роль в экспериментальной установке ALICE (A Large Ion Collider Experiment) на Большом Адронном Коллайдере (БАК). ВТС – вершинный детектор, окружающий место столкновения ионов и регистрирующий рождающиеся в результате столкновения частицы. Для решения новых физических задач, таких как определение механизмов термализации и адронизации кварк-глюонной плазмы и определения энергетических потерь тяжёлых кварков в среде кварк-глюонной плазмы требуется модернизация ВТС эксперимента ALICE. Новая ВТС позволит проводить экспериментальные исследования на БАК после его реконструкции в 2019-2020 гг., в результате которой светимость коллайдера будет увеличена в 10 раз. В основе новой ВТС будут использованы Монолитные Активные Пиксельные Сенсоры (МАПС). В представленной работе были исследованы основные характеристики МАПС детекторов ALPIDE (ALice PIxel DEtector) финальной версии, которые будут установлены на новой ВТС эксперимента ALICE. Для изучения работы этих детекторов в больших радиационных полях БАК оба детектора были облучены на рентгеновской установке и получили различные дозы: 60 крад и 300 крад. В работе проводились исследования различных радиационных эффектов, возникших после облучения этих детекторов. Кроме того, были проведены исследования работы пиксельной матрицы МАПС после дополнительного облучение источником ионизирующего излучения. Результаты данной работы могут быть использованы для уже существующих и создаваемых детекторных комплексов в ядерной физике и физике высоких энергий.

В современной ядерной физике и физике высоких энергий ключевую роль играют ускорители заряженных частиц. Большой Адронный Коллайдер (БАК) – самый большой ускоритель заряженных частиц на встречных пучках в мире. Длина окружности его основного ускорительного кольца составляет 26,7 км, суммарная энергия в системе центра масс столкновения протонов составляет 13 ТэВ, ядер свинца – 2,65 ТэВ/нуклон, и на сегодняшний день его светимость в протон-протонных соударениях составляет [1].
На коллайдере существует несколько точек, в которых происходит пересечение и взаимодействие пучков ускоряемых частиц, движущихся в противоположных направлениях. В местах пересечения пучков (столкновения сгустков ускоряемых ионов) располагаются детекторные комплексы, которые регистрируют частицы, образующиеся в результате столкновения, и в данном случае важно собрать как можно больше информации о характеристиках частиц, образовавшихся в результате таких столкновений. Для этого место столкновения пучков окружают слоями различных типов детекторов, каждый из которых служит для восстановления треков, регистрации разных типов частиц, определения их импульсов и энергий. Каждый детекторный комплекс рассчитан на решение конкретных физических задач. На данный момент существует четыре больших эксперимента на БАК: ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), CMS (Compact Muon Solenoid), LHCb (Large Hadron Collider beauty) и ALICE (A Large Ion Collider Experiment) [1].
ALICE – это детекторный комплекс, предназначенный для изучения свойств кварк-глюонной плазмы (КГП), образующейся в результате столкновений ядер свинца. КГП – состояния материи, при котором кварки и глюоны из-за высокой температуры и высокой плотности пребывают в состоянии асимптотической свободы [2].

CERN Brochure 2017-002 [Электронный ресурс] – auth. Education, Communications and Outreach Group of CERN – CERN, February 2017. –.
Reidt, Felix, Studies for the ALICE Inner Tracking System Upgrade, European Organization for Nuclear Research (CERN) and Physikalisches Institut, University of Heidelberg, Heidelberg 2016, CERN-THESIS-2016-033
Bartke J. Introduction to Relativistic Heavy Ion Physics. World Scientific, 2009. isbn: 9810212313
Lebrun P. Accelerators at the high-energy frontier: CERN plans, projects and future studies. XLIII International Meeting on Fundamental Physics Centro de Ciencias de Benasque Pedro Pascual, 12-21 March 2015
Apollinari G. at. al. High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) Technical Design Report V. 0.1. CERN Yellow Reports: Monographs, Vol 4 (2017). DOI:
The ALICE Collaboration. Technical Design Report for the Upgrade of the ALICE Inner Tracking System. In: J. Phys. G41 (2014), p. 087002. doi: 10.1088/0954-3899/41/8/087002. url: .
The ALICE Collaboration. The ALICE experiment at the CERN LHC, 2008 JINST 3 S08002, doi: 10.1088/1748-0221/3/08/S0800,
Rossi L., Fischer P., Rohe T., Wermes N. Pixel Detectors. From Fundamentals to Applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2006. doi: 10.1007/3-540-28333-1. url:
The ALICE Collaboration. Upgrade of the ALICE Experiment: Letter of Intent, J. Phys. G 41 (2014) 087001, DOI:10.1088/0954-3899/41/8/087001, url:
Liu F., Liu S. Quark-gluon plasma formation time and direct photons from heavy ion collisions. In: Phys. Rev. C89.3 (2014), p. 034906. doi: 10.1103/PhysRevC.89.034906. arXiv: 1212.6587 [nucl-th]
Rossegger S. for the ALICE collaboration. Upgrade of the ALICE Inner Tracking System. Nucl.Instrum.Meth., A731(2013), pp. 40-46
Zherebchevsky V.I., Igolkin S.N., Krymov E.B., Maltsev N.A., Makarov N.A., Feofilov G.A. Extra Lightweight Mechanical Support Structures with the Integrated Cooling System for a New Generation of Vertex Detectors. Instruments and Experimental Techniques, 2014, Vol. 57, No. 3, pp. 356–360
Zherebchevsky V.I. ALPIDE sensors – introduction and some recent results of tests. Vertex detector workshop at SPbSU. Saint-Petersburg, May 15-16, 2017
Жеребчевский В.И., Кондратьев В.П., Крымов Е.Б., Лазарева Т.В., Мальцев Н.А., Мерзлая А.О., Нестеров Д.Г., Прокофьев Н.А., Феофилов Г.А. Исследование характеристик пиксельных детекторов нового поколения для эксперимента ALICE на Большом Адронном Коллайдере. ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2016, том 80, № 8, с. 1041–1046
ALICE ITS ALPIDE development team. pALPIDEfs datasheet, ver. 1.0b. 2014
Yang P. MAPS Development for the ALICE Upgrade. International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors for Particles and Imaging, September 2014
CERN Detector R&D Collaboration RD2, Lemeilleur F., Glaser M., Heijne E.H.M., Jarron P., Soave C., Leroy C., Rioux J. and Trigger I. Neutron, Proton, and Gamma Irradiations of Silicon Detectors, IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE VOL. 41, NO. 3, JUNE 1994
Fretwurst E., Lindstroem G., Pintilie I., Stahl J. Radiation Damage in Silicon Detectors Caused by Hadronic and Electromagnetic Irradiation. DESY 02-199, physics/0211118, December 2002
Lindström G. Radiation damage in silicon detectors. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 512 (2003) 30–43
Lindström G., Moll M., Fretwurst E. Radiation hardness of silicon detectors — a challenge from high-energy physics. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 426 (1999) 1—15
Oldham T. R., McLean F. B. Total Ionizing Dose Effects in MOS Oxides and Devices. IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, VOL. 50, NO. 3, JUNE 2003
Allport P.P. Annealing effects on irradiated n+n silicon detectors. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume 420, Issue 3, 11 January 1999, Pages 473-480
Palmieri V.G. et.al. (RD39 Collaboration). Radiation hard position-sensitive cryogenic silicon detectors: the Lazarus effect. Physica B 280 (2000) 532-534
Borer K. at.al. (RD39 Collaboration). Charge collection efficiency of irradiated silicon detector operated at cryogenic temperatures. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 440 (2000) 5-16
Zherebchevsky V. ALPIDE at cryogenic temperatures. WP5 meeting CERN 4.10.2017.
Palmieri V.G., Borer K., Janos S., Via C.D., Casagrande L. Evidence for charge collection efficiency recovery in heavily irradiated silicon detectors operated at cryogenic temperatures. Letter to the Editor, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 413 (1998) 475—478
Lindström G., at.al. Radiation hard silicon detectors developments by the RD48 (ROSE) collaboration. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 466 (2001) 308–326
Djordjevic M. Heavy flavor puzzle at LHC: a serendipitous interplay of jet suppression and fragmentation. In: Phys. Rev. Lett. 112.4 (2014), p. 042302. doi: 10.1103/PhysRevLett.112.042302. arXiv: 1307.4702 [nucl-th]

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Модифицирование поверхности полученного с помощью аддитивной технологии титанового сплава Ti-6Al-4V
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Изучение процессов термостимулированного и неравновесного выхода изотопов водорода из Pd, Ni, Pt, Zr, Ti
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Ди-мюонное фоторождение в эксперименте NA64
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)