Разработка конфигурации детектора типа Bulk Micromegas для эксперимента COMPASS

Завазиева, Дарина Тимуровна Отделение экспериментальной физики (ОЭФ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В рамках модернизации установки эксперимента COMPASS на суперпротонном синхротроне в ЦЕРН планируется замена части детекторов установки. Одними из “кандидатов” на роль новых детекторов являются детекторы типа Micromegas. Перед началом модернизации необходимо выбрать конфигурацию детекторов, изготовить их и протестировать. В рамках магистерской диссертации была проведена работа по изготовлению и тестированию прототипов детекторов типа Bulk Micromegas двух конфигураций, для них оценены коэффициенты усиления, стабильность работы и энергетическое разрешение.

Глава 1. Введение ……………………………………………………………………………………………………………15
1.1. Микроструктурные газовые детекторы…………………………………………………………………15
1.1.1. Физические основы работы газовых детекторов …………………………………………….16
1.1.1.1. Ионизация………………………………………………………………………………………………….16
1.1.1.2. Фактор Фано …………………………………………………………………………………………….18
1.1.1.3. Энергетическое разрешение……………………………………………………………………….18
1.1.1.4. Диффузия…………………………………………………………………………………………………..19
1.1.1.5. Дрейф………………………………………………………………………………………………………..20
1.1.1.6. Умножение………………………………………………………………………………………………..21
1.1.2. Детекторы типа Micromegas…………………………………………………………………………..22
1.1.2.1. Bulk Micromegas…………………………………………………………………………………………23
1.1.2.2. Microbulk micromegas…………………………………………………………………………………24
1.1.2.3. InGrid ………………………………………………………………………………………………………..25
1.1.2.4. PiggyBack…………………………………………………………………………………………………..26
1.2. Эксперимент COMPASS………………………………………………………………………………………27
1.2.1. Трековая система эксперимента …………………………………………………………………….28
1.2.2. Замена части детекторов ……………………………………………………………………………….30
Глава 2. Изготовление детекторов типа Micromegas в ОИЯИ……………………………………….32
2.1. Технология изготовления детекторов MM ……………………………………………………………….32
2.2. Методика характеризации детекторов MM и результаты сборки первого тестового
прототипа………………………………………………………………………………………………………………………35
Глава 3. Результаты тестирования прототипов для эксперимента COMPASS …………….39
3.1. Эффективное газовое усиление…………………………………………………………………………….40
3.2. Стабильность работы прототипов ………………………………………………………………………..42
3.3. Энергетическое разрешение …………………………………………………………………………………44
3.4. Чувствительность к MIP частицам ……………………………………………………………………….45
Глава 4. Заключение……………………………………………………………………………………………………….47
Глава 5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение………..48
5.1. Предпроектный анализ…………………………………………………………………………………………….48
5.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования …………………………………….48
5.1.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения …………………………………………………………………………………………………….49
5.2. SWOT-анализ………………………………………………………………………………………………………….50
5.3. Инициация проекта …………………………………………………………………………………………………51
5.4. Бюджет научно-технического исследования…………………………………………………………….53
5.4.1 Расчет материальных затрат …………………………………………………………………………..54
5.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование …………………………………………………….55
5.4.3. Основная и дополнительная заработная плата исполнителей работы ………………56
5.4.4. Расчет затрат на научные командировки …………………………………………………………57
5.4.5 Контрагентские расходы…………………………………………………………………………………..58
5.4.6. Формирование бюджета затрат………………………………………………………………………58
5.5. Определение ресурсной эффективности исследования……………………………………………..59
5.6. Выводы …………………………………………………………………………………………………………………..60
Глава 6. Социальная ответственность……………………………………………………………………………61
6.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………………………..62
6.2. Вредные факторы проектируемой производственной среды……………………………………..63
6.2.1. Вредные производственные факторы, связанные с аномальными
микроклиматическими параметрами воздушной среды на местонахождении работающего
…………………………………………………………………………………………………………………………………..64
6.2.2. Вредные производственные факторы, связанные с электромагнитными полями
переменного характера……………………………………………………………………………………………….66
6.2.3. Вредные производственные факторы, связанные с акустическими колебаниями в
производственной среде……………………………………………………………………………………………..67
6.2.4. Вредные производственные факторы, связанные со световой средой………………….69
6.3. Опасные факторы проектируемой производственной среды …………………………………….74
6.3.1. Электробезопасность…………………………………………………………………………………………74
6.3.2. Пожаровзрывоопасность……………………………………………………………………………………75
6.4. Организационные мероприятия для обеспечения безопасности………………………………..76
6.5. Экологическая безопасность ……………………………………………………………………………………77
6.6. Защита в чрезвычайных ситуациях…………………………………………………………………………..77
6.7. Выводы …………………………………………………………………………………………………………………..78
Список литературы ………………………………………………………………………………………………………..80
Приложение А…………………………………………………………………………………………………………………83
Приложение Б …………………………………………………………………………………………………………………96
Приложение В …………………………………………………………………………………………………………………97

Магистерская диссертация содержит 97 страниц, 21 рисунок, 21 таблицу,
30 источников, 3 приложения.
Ключевые слова: Micromegas детектор, Bulk Micromegas, эксперимент
COMPASS, микроструктурный газовый детектор, эффективное газовое
усиление, частота разрядов, энергетическое разрешение.
Объект исследования – прототипы детектора Bulk Micromegas.
Цель работы – разработка прототипа детектора Bulk Micromegas,
отвечающего требованиям эксперимента COMPASS на СуперПротонном
Синхротроне (SPS) в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).
Часть трековых детекторов установки эксперимента COMPASS
нуждается в замене на новые чувствительные плоскости, в качестве которых
рассматриваются детекторы типа Micromegas. Они обладают хорошими
временными и пространственными характеристиками при сравнительно низкой
стоимости и просты в изготовлении и эксплуатации. Для осуществления
модернизации необходимо проведение работы по выбору конфигурации
детекторов, их изготовлению и характеризации.
В ходе работы в Объединенном институте ядерных исследований
проводилась работа по отработке технологии изготовления Micromegas
детекторов, производству первых прототипов и оценке их характеристик.
В результате работы с нуля были изготовлены детекторы типа Bulk
Micromegas двух различных конфигураций – с величиной зазора усиления 128 и
192 мкм; для которых оценена стабильность работы (т.е. частота разрядов);
проведены измерения базовых характеристик прототипов: коэффициенты
усиления и энергетическое разрешение.
Результаты проведенной работы были апробированы на научнометодических семинарах в Объединенном институте ядерных исследований (г.
Дубна, Россия) и Университете г. Турина (Италия), на VIII Международной
молодежной научной школе-конференции «Современные проблемы физики и
технологий» в НИЯУ МИФИ (г. Москва, Россия).

1. Rutherford E., Geiger H. An electrical method of counting the number of αparticles from radio-active substances //Proceedings of the Royal Society of London.
Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character. – 1908. – Т.
81. – №. 546. – С. 141-161.
2. Charpak G. et al. The use of multiwire proportional counters to select and
localize charged particles //Nuclear Instruments and Methods. – 1968. – Т. 62. – №. 3.
– С. 262-268.
3. Oed A. Position-sensitive detector with microstrip anode for electron
multiplication with gases //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research
Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 1988.
– Т. 263. – №. 2-3. – С. 351-359.
4. Sauli F. GEM: A new concept for electron amplification in gas detectors
//Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators,
Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 1997. – Т. 386. – №. 2-3. – С.
531-534.
5. Giomataris Y. et al. MICROMEGAS: a high-granularity position-sensitive
gaseous detector for high particle-flux environments //Nuclear Instruments and
Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and
Associated Equipment. – 1996. – Т. 376. – №. 1. – С. 29-35.
6. Şahin Ö. et al. Penning transfer in argon-based gas mixtures //Journal of
Instrumentation. – 2010. – Т. 5. – №. 05. – С. P05002.
7. Leo W. R. Techniques for nuclear and particle physics experiments: a howto approach. – Springer Science & Business Media, 2012.
8. Fano U. Ionization yield of radiations. II. The fluctuations of the number of
ions //Physical Review. – 1947. – Т. 72. – №. 1. – С. 26.
9. Knoll G. F. Radiation detection and measurement. – John Wiley & Sons,
2010.
10. Sauli F. Gaseous radiation detectors: fundamentals and applications. –
Cambridge University Press, 2014. – №. 36.

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
    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
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 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
    Екатерина Б. кандидат наук, доцент
    5 (174 отзыва)
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподав... Читать все
    После окончания института работала экономистом в системе государственных финансов. С 1988 года на преподавательской работе. Защитила кандидатскую диссертацию. Преподавала учебные дисциплины: Бюджетная система Украины, Статистика.
    #Кандидатские #Магистерские
    300 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 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)