Сцинтилляционный стриповый детектор гибридного годоскопа для мюонной томографии крупномасштабных объектов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Для мюонографии крупномасштабных объектов в НОЦ НЕВОД (НИЯУ МИФИ) создан гибридный мюонный годоскоп. Многоканальная детектирующая система годоскопа, состоящая из сцинтилляционного стрипового детектора и детектора на дрейфовых трубках, предназначена для регистрации треков заряженных частиц, в основном мюонов. Детектор на сцинтилляционных стрипах является самостоятельным трековым детектором, формирующим начальное положение трека и триггерный сигнал для детектора на дрейфовых трубках. В статье описывается конструкция сцинтилляционного стрипового детектора, принципы работы считывающей электроники, а также приведены основные технические характеристики.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Пасюк

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Автор, ответственный за переписку.
Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

К. Г. Компаниец

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

А. А. Петрухин

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

М. Ю. Целиненко

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

В. В. Шутенко

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

И. И. Яшин

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: NAPasyuk@mephi.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Alvarez L.W. Lawrence Radiation Laboratory Physics. 1 March 1965. Note 544.
  2. Alvarez L.W., Anderson J.A., Bedwei F.E., Burkhard J., Fakhry A., Girgis A., Goneid A., Hassan F., Iverson D., Lynch G., Miligy Z., Moussa A.H., Sharkawi M., Yazolino L. // Science. 1970. V. 167. P. 832. https://doi.org/10.1126/science.167.3919.832
  3. Morishima K., Kuno M., Nishio A. et al. // Nature. 2017. V. 552. P. 386. https://doi.org/10.1038/nature24647
  4. A detector for muon tomography. UT Maya Muon Group. Technical report. The University of Texas at Austin, Jun е, 2004.
  5. Basset M., Ansoldi S., Bari M., Battiston R., Blasko S., Coren F., Fiori E., Giannini G., Iugovaz D., Menichelli M., Reia S., Scian G. // Nucl. Instrum. and Methods A. 2006. V. 567. P. 298. https://doi.org/10.1016/j.nima.2006.05.099
  6. Menichelli M., Ansoldi S., Bari M., Basset M., Battiston R., Blasko S., Coren F., Fiori E., Giannini G., Iugovaz D., Papi A., Reia S., Scian G. // Nucl. Instrum. and Methods A. 2007. V. 572. P. 262. h ttp://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2006.10.317
  7. Tanaka H.K.M., Taira H., Uchida T., Tanaka M., Takeo M., Ohminato T., Aoki Y., Nishitama R., Shoji D., Tsuiji H. // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. B12332. https://doi.org/10.1029/2010JB007677
  8. Lesparre N., Gibert D., Marteau J., Komorowski J.-C., Nicollin F., Coutant O. // Geophys. J. Int. 2012. V. 190. P. 1008. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2012.05546.x
  9. Noli P., Ambrosino F., Bonechi L., Bross A., Cimmino L., D’Alessandro R., Masone V., Mori N., Passeggio G., Pla-Dalmau A., Saracino G., Scarlini E., Strolin P. // Ann. Geophys. 2017. V. 60. S0105. https://doi.org/10.4401/ag-7380
  10. Nagamine K., Iwasaki M., Shimomura K. et al. // Nucl. Instrum. and Methods A. 1995. V. 356. P. 585.
  11. Tanaka H.K.M., Nagamine K., Nakamura S.N., Ishida K. // Nucl. Instrum. and Methods A. 2005. V. 555. P. 164. http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2005.08.099
  12. Tanaka H.K.M., Muraoka H. // Geosci. Instrum. Method. Data Syst. 2013. V. 2. P. 145. https://doi.org/10.5194/gi-2-145-2013
  13. Morishima K., Naganawa N., Nakano T., Nakamura M., Kawarabayashi J., Tomita H., Iguchi T., Maeda S. // Proc. of the 26 th Workshop on Radiation Detectors and Their Uses in KEK. 2012. P. 27.
  14. Nagamine K. // Proc. Jpn. Acad. B. 2016. V. 92. P. 265. https://doi.org/10.2183/pjab.92.265
  15. Jenneson P.M. // Nucl. Instrum. and Methods A. 2004. V. 525. P. 346. https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.03.093
  16. Gilboy W.B., Jenneson P.M., Simons S.J.R., Stanley S.J., Rhodes D. // Nucl. Instrum. and Methods B. 2007. V. 263. P. 317. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2007.04.122
  17. Borozdin K.N., Hogan G.E., Morris C., Priedhorsky W.C., Saunders A., Schultz L.J., Teasdale M.E. // Nature. 2003. V. 422. P. 277. https://doi.org/10.1038/422277a
  18. Priedhorsky W., Borozdin K., Hogan G. et al. // Rev. Sci. Instrum. 2003. V. 74. P. 4294. https://doi.org/10.1063/1.1606536
  19. Shultz L.J., Borozdin K.N., Gomez J.J., Hogan G.E., McGill J.A., Morris C.L., Priedhorsky W.C., Saunders A., Teasdale M.E. // Nucl. Instrum. and Methods A. 2004. V. 519. P. 687. https://doi.org/10.1016/j.nima.2003.11.035
  20. Osterlund M., Blomgren J., Donnard J., Flodin A., Gustafsson J., Hayashi M., Mermod P., Nilsson L., Pomp S., Wallin L., Ohrn A., Prokofiev A.V. // Proceed. Sie. 2007. V. 25. P. 30 https://doi.org/10.22323/1.025.0030
  21. Bogolyubsky M., Bojko N., Borisov A., Fakhrutdinov R., Kozhin A., Yushchenko O. // Proceed. of 2008 IEEE NSS and MIC conference. 19–25 October 2008. Dresden, Germany. 2008.
  22. Pesente S., Vanini S., Benettoni M., Bonomi G., Calvini P., Checchia P., Conti E., Gonella F., Nebbia G., Squarcia S., Viesti G., Zenoni A., Zumerle G. // Nucl. Instrum. and Methods A. 2009. V. 604. P. 738. https://doi.org/10.1016/j.nima.2009.03.017
  23. Астапов И.И., Каверзнев М.М., Конев Ю.Н., Петрухин А.А., Хохлов С.С., Яшин И.И. РФ Патент 2761333C1, 2021.
  24. Сайт ООО “Унипласт”. h ttp://www.uniplast-vladimir.com
  25. Сайт фирмы KURARAY. h ttp :// kuraraypsf.jp/psf/ws.html
  26. Datasheet HAMAMATSU MPPC S13360 series – Cat. No. KAPD1052E04 Aug. 2016 DN.
  27. Yashin I.I., Davidenko N.N., Dovgopoly A.O., Fakhroutdinov R.M., Kaverznev M.M., Kompaniets K.G., Konev Yu.N., Kozhin A.S., Paramoshkina E.N., Pasyuk N.A., Tselinenko M.Yu., Yuschenko O.P., Zolotareva O.V. // Phys. Atomic Nuclei. 2021. V. 84. P. 1171. https :// doi.org /10.1134/ S 1063778821130421
  28. Яшин И.И., Киндин В.В., Компаниец К.Г., Пасюк Н.А., Целиненко М.Ю. // Известия РАН. Серия физическая. 2021. Т. 85. № 4. C. 598. https://doi.org/10.31857/S0367676521040396
  29. Сайт фирмы ORAFOL. https ://www.orafol.com/en/americas/products/orabond-1395tm
  30. Сайт фирмы Weeroc. https ://www.weeroc.com/products/sipm-read-out/petiroc-2a
  31. Сайт фирмы Terasic. https ://www.terasic.com.tw/en/
  32. Datasheet Weeroc Petiroc 2A v. 2.5b – Doc date: 08/10/2018.
  33. Астапов И.И., Пасюк Н.А., Хохлов С.С., Целиненко М.Ю., Яшин И.И. РФ Патент 2794236C1, 2023.
  34. Сайт фирмы CAEN. https ://www.caen it/products/dt5702/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема гибридного мюонного годоскопа.

Скачать (217KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Трехмерная модель гибридного мюонного годоскопа: 1 – основная несущая рама, 2 – вертикально ориентированная плоскость сцинтилляционного стрипового детектора, 3 – горизонтально ориентированная плоскость сцинтилляционного стрипового детектора, 4 – вертикально ориентированная плоскость детектора на дрейфовых трубках, 5 – горизонтально ориентированная плоскость детектора на дрейфовых трубках.

Скачать (280KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема регистрации мюона стрипом.

Скачать (110KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Оптический разъем с SiPM.

Скачать (103KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Структурная схема платы считывания сигналов.

Скачать (163KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Блок-схема системы сбора данных сцинтилляционного стрипового детектора.

Скачать (165KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Структурная схема триггерной системы платы считывания сцинтилляционного стрипового детектора.

Скачать (99KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Структурная схема триггерной системы центрального блока сцинтилляционного стрипового детектора.

Скачать (163KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Корреляционная зависимость между показаниями мюонного телескопа и бета-спектрометра.

Скачать (105KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Распределение световыхода стрипов в точках 50 и 250 см от SiPM (в пересчете на отклик от мюонов).

Скачать (245KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Амплитудные спектры SiPM при напряжениях 54.7, 55.2 и 55.7 В.

Скачать (214KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Оценка пространственной точности.

Скачать (96KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Оценка угловой точности.

Скачать (86KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024