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!

    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 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
    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
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ

    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)