DPG 2006 1 Tanja Haas Alterungsuntersuchungen an Spurkammern für das LHCb Outer Tracking System...
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DPG 2006 1 Tanja Haas
Alterungsuntersuchungen an Spurkammern für das LHCb Outer Tracking System
Tanja HaasPhysikalisches InstitutUniversität Heidelberg
DPG 2006 Dortmund
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DPG 2006 2 Tanja Haas
LHCb am CERN
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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
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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)
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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!)
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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:
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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
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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
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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
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DPG 2006 10 Tanja Haas
Vorgestellte Tests
Langzeitstudie der Modulkomponenten und der GasmischungBestrahlung eines Moduls mit Komponenten des LHCb Gassystem im Testsetup
Testsetup
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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
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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
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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
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DPG 2006 14 Tanja Haas
Gas Mixing Rack - Ergebnisse
Straw 14Straw 3
Scan entlang des Drahtes:keine Verschlechterung der Gasverstärkung im Laufe der Bestrahlung
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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