CMS精密质子谱仪计时系统：Run 2中的性能、未来升级与传感器辐射硬度研究
仪器与探测器
2020-06-24 v1
摘要
通过将中心探测器的信息与精密质子谱仪(PPS)相结合，可在CMS中研究中心排他过程。PPS探测器对称放置于距相互作用点200多米处，可探测在相互作用后存留的散射质子。PPS在高亮度下取数，并完全集成于CMS实验中。在LHC Run 2期间收集的数据总量对应超过100 fb。PPS由3D硅径迹站以及计时探测器组成，可高精度测量质子的位置、方向及其飞行时间。探测器置于特殊的 movable 真空室（Roman Pots）中，这些真空室位于LHC束流管道的主真空内。传感器距离束流仅几毫米。探测器必须在真空中运行，且必须能够承受高度不均匀的辐照：Run 2中使用的传感器累积的积分剂量局部峰值达 protons/cm。计时系统由高纯度scCVD金刚石传感器制成。采用一种由两块金刚石晶体经同一电子学通道并行读出的新架构，以提升探测器性能。本文在概述PPS探测器之后，详细描述计时系统。介绍了传感器及专用放大链，以及信号数字化技术。报告了Run 2中探测器的性能。近期，Run 2所用传感器已在DESY的专用测试束流中进行了效率和计时性能测试。报告了关于辐射损伤的初步结果。为LHC Run 3正在进行的计时系统重要升级，目标是达到优于30 ps的最终时间分辨率；本文亦对此进行了讨论。
引用
@article{arxiv.2004.11068,
title = {The CMS Precision Proton Spectrometer timing system: performance in Run 2, future upgrades and sensor radiation hardness studies},
author = {Edoardo Bossini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.11068},
year = {2020}
}
备注
Proceedings of IPRD2019 Conference