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

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

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

    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    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
    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
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 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
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 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

    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)