CEPC 基于闪烁体的电磁量能器的 SiPM 动态范围
仪器与探测器
2021-12-22 v2 高能物理 - 实验
摘要
采用硅光电倍增管（SiPM）的高粒度闪烁体量能器读出是环形正负电子对撞机（CEPC）实验的电磁量能器（ECAL）候选方案。该 ECAL 候选方案的一个关键设计参数是 SiPM 的动态范围。本研究探讨了 CEPC 闪烁体 ECAL 所需的 SiPM 动态范围。基于 SiPM 的工作原理建立了一个模型，通过考虑串扰效应、光子探测效率和像素数，描述 SiPM 在一个恢复周期内对光脉冲的响应。该模型预测的 10000 像素 SiPM 的响应曲线与实测曲线在入射光脉冲高达 12000 个光子时一致度在 2% 以内。该模型中自然存在 SiPM 响应的本征涨落，并研究了 SiPM 响应中饱和效应的修正。蒙特卡洛（MC）模拟表明，该算法可恢复入射光脉冲中光子数高达约六倍 SiPM 像素数时的 SiPM 响应线性。该模型和修正程序被应用于 ZH 产生 Z->vv、H->yy 道次的全程模拟，以评估 CEPC 闪烁体 ECAL 的 SiPM 动态范围对该道次中重建希格斯玻色子质量及希格斯信号灵敏度的影响。结果表明，配备不少于 4000 个 SiPM 像素、并以单最小电离粒子每通道 20 个光电子的产光量运行的 CEPC 闪烁体 ECAL，可满足 CEPC 双光子道次中希格斯玻色子精确测量的要求。
引用
@article{arxiv.2009.04726,
title = {SiPM Dynamic Range for CEPC Scintillator-based Electromagnetic Calorimeter},
author = {Yazhou Niu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.04726},
year = {2021}
}