LYSO 晶体与 SiPM 参数优化用于 CMS MIP 时间探测器
仪器与探测器
2024-10-14 v1 高能物理 - 实验
摘要
对于高亮度 (HL-LHC) 阶段，CMS 实验将包括一个新型 MIP 时间探测器 (MTD)。MTD 的 barrel 时间层旨在在 HL-LHC 开始时提供 30 ps 的粒子到达时间测量精度，随后在持续超过十年的极端辐射环境下逐渐恶化至 60 ps。本文提出了 BTL 模块原型机的时分辨率比较分析，这些原型机采用 LYSO:Ce 晶体条通过硅光倍增管 (SiPM) 读取。结果展示了不同制造和运行参数（如不同尺寸的 SiPM 单元（15、20、25 和 30 μm）、SiPM 制造商和晶体条厚度）下的时分辨率。我们研究了随辐射水平变化的时间分辨率，使用未辐射的 SiPM 以及曝露至 粒子流量的 SiPM。讨论决定模块时分辨率的关键参数，如 SiPM 参数（增益、光子探测效率、辐射诱导暗计数率）和晶体属性（光输出和尺寸）。这些结果指导了 MTD barrel 传感器配置的最终选择，并为未来在低或高辐射环境中设计大面积陷阱体基时探测器提供了独特的起点。
引用
@article{arxiv.2410.08738,
title = {Optimization of LYSO crystals and SiPM parameters for the CMS MIP timing detector},
author = {F. Addesa and T. Anderson and P. Barria and C. Basile and A. Benaglia and R. Bertoni and A. Bethani and R. Bianco and A. Bornheim and G. Boldrini and A. Boletti and A. Bulla and M. Campana and B. Cardwell and P. Carniti and F. Cetorelli and F. De Guio and K. De Leo and F. De Riggi and J. Dervan and E. Fernandez and A. Gaile and M. Gallinaro and A. Ghezzi and C. Gotti and R. Goldouzian and V. Guglielmi and A. Heering and Z. Hu and M. Jose and A. Karneyeu and A. Krishna and B. Kronheim and C. Kuo and A. La Torre and A. Li and F. Lombardi and M. T. Lucchini and M. Malberti and Y. Mao and B. Marzocchi and P. Meridiani and Y. Musienko and C. Neu and G. Organtini and T. Orimoto and C. Palmer and M. Paganoni and S. Palluotto and R. Paramatti and G. Pessina and R. T. Perelman and C. Quaranta and N. Redaelli and S. Redaelli and G. Reales Gutiérrez and S. Ronchi and F. Santanastasio and I. Schmidt and J. C. Silva and G. Sorrentino and X. Sun and T. Tabarelli de Fatis and M. Tosi and B. Ujvari and J. Varela and J. Wang and M. Wayne and S. White and L. Zhang and M. Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.08738},
year = {2024}
}