原型水切伦科夫光学时间投影室的设计与性能
仪器与探测器
2016-02-17 v1 高能物理 - 实验
摘要
在水基光学时间投影室（OTPC）中通过‘漂移’切伦科夫光子追踪相对论带电粒子的首次实验测试已在 Fermilab Test Beam Facility 进行。原型OTPC探测器由一个77~cm长、28~cm直径、40~kg的圆柱水质量组成，配备商用 ~cm 微通道板光电倍增管（MCP-PMT）和 ~cm 反射镜。五个MCP-PMT以小幅立体角配置安装在OTPC圆柱沿两侧的两列中。在每个MCP-PMT对面的探测器圆柱远端安装一面反射镜，有效使光探测效率加倍，并提供远端壁上切伦科夫光的时间分辨图像。每个MCP-PMT耦合到由三十个50 Ohm微带线组成的阳极读出。一个180通道数据采集系统利用以10.24~Gigasamples-per-second采样率运行的PSEC4波形采样与数字化芯片，对微带线一端的MCP-PMT信号进行数字化。单端微带线读出通过记录直接信号以及从微带线未端接远端反射的脉冲，确定光子到达MCP-PMT表面的时间和位置。该探测器安装在 Fermilab MCenter 次级束流线上、钢吸收体之后，此处初级通量为多GeV缪子。对于穿透缪子径迹，在约2 ns的总事件持续时间内检测到约80个切伦科夫光子。通过将单个光子到达探测器表面的时间和位置分别测量至 100~ps 和几 mm，我们测得每个MCP-PMT径迹段的空间分辨率为 15~mm，并且通过对整个径迹长度 ~cm 的线性拟合，得到径迹方向的角分辨率为 ~mrad。
引用
@article{arxiv.1510.00947,
title = {The design and performance of a prototype water Cherenkov optical time-projection chamber},
author = {E. Oberla and H. J. Frisch},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.00947},
year = {2016}
}