Mu3e 实验用闪烁光纤定时探测器的研制
仪器与探测器
2022-08-23 v1 高能物理 - 实验
摘要
我们介绍并讨论了一种用于 Mu3e 实验、适用于极高粒子速率的紧凑型闪烁光纤（SciFi）定时探测器的研制与性能。该 SciFi 探测器两端均采用多通道硅光电倍增管（SiPM）阵列读出，以获得最佳定时性能。Mu3e 是保罗·谢勒研究所正在筹备的新实验，旨在利用世界上最强的连续表面缪子束，在稀有无中微子缪子衰变 mu->eee 中搜寻带电轻子味破坏。Mu3e 探测器基于薄型高压单片有源硅像素传感器（HV-MAPS）进行高精度径迹测量，并结合耦合到 SiPM 的闪烁光纤与闪烁砖进行精确定时测量，其设计可在极高强度下运行。为达到该稀有 mu->eee 缪子衰变 10^-16 的单事件灵敏度，所有本底必须被抑制到远低于此水平。为抑制各类偶然本底，我们研制了一种极薄 SciFi 探测器（厚度 < 0.2% 辐射长度 X_0），其时间分辨为 250 ps、效率超过 96%、空间分辨为 100 微米。本文报道该 SciFi 探测器的研制、构建与性能。我们评估了不同闪烁光纤类型，并测试了多种组装工艺以实现最佳性能。紧凑尺寸、快速响应、良好定时、高空间分辨、对磁场不敏感以及可适配几何结构，使 SciFi 探测器适用于多种应用。
引用
@article{arxiv.2208.09906,
title = {Development of the Scintillating Fiber Timing Detector for the Mu3e Experiment},
author = {A. Bravar and A. Buonaura and S. Corrodi and A. Damyanova and Y. Demets and L. Gerritzen and Ch. Grab and C. Martin Perez and A. Papa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.09906},
year = {2022}
}
备注
To be submitted to Jurnal of Instrumentation