Post on 05-Apr-2015
DPG 2006 1 Tanja Haas
Alterungsuntersuchungen an Spurkammern für das LHCb Outer Tracking System
Tanja HaasPhysikalisches InstitutUniversität Heidelberg
DPG 2006 Dortmund
DPG 2006 2 Tanja Haas
LHCb am CERN
DPG 2006 3 Tanja Haas
LHCb Vorwärtsspektrometer
Ziel:Präzise Vermessung von B-Mesonen, CP-Verletzung, seltenen Zerfällen
Outer Tracker
LHCb:Vorwärtsspektrometeram Proton-Proton ColliderLHC
Physikalisches Institut HeidelbergNIKHEF, AmsterdamInstitute of Nuclear Physics, KrakauUniversität DortmundSoltan Institute for Nuclear Studies, Warschau
DPG 2006 4 Tanja Haas
Outer Tracker Module
Strawaufbau: Innere Folie (Kathode): Kapton XC Äussere Folie: Kapton/Aluminiumlaminat Anode: 25 μm goldbeschichteter Wolframdraht
Gasmischung: ArCO
2 (70:30)
DPG 2006 5 Tanja Haas
Alterung bei Gasdetektoren
0.60 C/cmArCO2CF4
Langzeitstudien bei Gasdetektoren: Durch Strahlung bedingte Verschlechterung des Detektors
Symptome: - Abnahme der Gasverstärkung/Signalgröße geringere Effizienz - Abnahme der Energie- und Ortsauflösung - Dunkelströme
verursacht durch: - Ablagerungen auf Anode und Kathode - Anätzen des Drahtes (Reissen des Drahtes!)
DPG 2006 6 Tanja Haas
Alterungeffekte auf Drähten
0.60 C/cmArCO2CF4
0.68 C/cm ArCO2CF4
Ablagerungen auf dem Draht
Drahtätzen und -reißen
Neuer Draht
Beispiele:
DPG 2006 7 Tanja Haas
1. gesammelte Ladung pro Strawlänge (2 C/cm bei 10 Jahren LHCb - Betrieb)
2. Intensität3. Primärionisation4. Bestrahlte Fläche5. Zählgas6. Verschmutzungen (z.B. Silizium) !
Vorkehrungen: Umsichtige Wahl der Operationsparameter und Materialien Komplett reines System
Parameter
DPG 2006 8 Tanja Haas
Messungen in Heidelberg
Vor der Bestrahlung: Messung der Gasverstärkung entlang des Drahtes
Während der Bestrahlung:Kontrolle der Gasverstärkung und des Stromes für bestrahlte und unbestrahlte Drähte
Nach der Bestrahlung:Erneute Messung der Gasverstärkung entlang des Drahtes optische und elektronenmikroskopische Prüfung der Drähte
Testmodul
DPG 2006 9 Tanja Haas
Setup
1m
Bestrahlung:Bestrahlung mit RöntgenquantenEnergie: 9 keVBeschleunigungsfaktor: 10 - 25
Bedingungen des späteren Betriebs annähern:Materialien aus Massenproduktiongleiche Gasmischunggleicher Gasaustauschgroßflächige Bestrahlung über 50 cm
DPG 2006 10 Tanja Haas
Vorgestellte Tests
Langzeitstudie der Modulkomponenten und der GasmischungBestrahlung eines Moduls mit Komponenten des LHCb Gassystem im Testsetup
Testsetup
DPG 2006 11 Tanja Haas
Langzeitstudie
Motivation: viel Ladung bei einem niedrigen Beschleunigungsfaktor sammeln, Validierung der Gasmischung:
120 Tage bestrahlt 7 bestrahlte Kanäle mehr als 2 C/cm gesammelte Ladung
Scan bei fester Position über längere Zeitdauer:keine signifikanter Abfall der Gasverstärkung
DPG 2006 12 Tanja Haas
Langzeitstudie - Ergebnisse
Kanal 8, 2 C/cmKanal 15, 2.3 C/cm
Scan entlang des Drahtes: keine Verschlechterung der Gasverstärkung im Laufe der Bestrahlung
Wire Locater
DPG 2006 13 Tanja Haas
Test des Gas Mixing Racks
Motivation:Validierung der einzelnen Komponenten und Materialien des LHCb Gassystems
Beispiele kritischer Einzelteile: Drucksensor, Ventile, Dichtringe...
Scan bei fester Position über längere Zeitdauer:keine signifikanter Abfall der Gasverstärkung
DPG 2006 14 Tanja Haas
Gas Mixing Rack - Ergebnisse
Straw 14Straw 3
Scan entlang des Drahtes:keine Verschlechterung der Gasverstärkung im Laufe der Bestrahlung
DPG 2006 15 Tanja Haas
Zusammenfassung
umfangreiche Tests zur Absicherung/Prävention von Alterungseffekten notwendig
weitreichende Messungen durchgeführt
hier vorgestellt:Langzeitstudie zur Validierung der Detektorkomponenten und der GasmischungGas Mixing Rack als erster Schritt zur Validierung des Outer Tracker Gassystems
keine signifikanter Effekt bei obigen Tests