基于SOI像素传感器技术的亚GeV至GeV电子精密束流望远镜

我们开发了一种束流望远镜系统，由五层300-$\mu$m厚的INTPIX4NA单片像素传感器组成，每个像素尺寸为17 $\mu$m见方。这些传感器采用绝缘体上硅（silicon-on-insulator, SOI）技术制造。在20~V偏置电压下实现了140--230的信噪比。该跟踪系统在200--822 MeV/c的正电子束流下进行了测试，并考察了多种跟踪方法以优化在这些能量下可实现的空间精度。对于间距为32 mm的等距传感器排布，包含被测传感器自身精度在内的最佳跟踪精度对于822-MeV/c正电子为11.04 $\pm$ 0.10 $\mu$m。将所实现的精度结果与使用120 GeV质子类似系统获得的本征空间分辨率值相结合，用于估算GeV能量范围内电子的跟踪性能；对于5-GeV电子，评估得到2.22 $\mu$m的跟踪精度。基于Geant4的模拟验证了该跟踪性能估算方法。所开发的高精度跟踪系统能够绘制像素尺寸为$\mathcal{O}$(10 $\mu$m)的传感器的详细性能图谱，因此将成为开发面向精密位置分辨率器件的强有力系统。