Μελέτη ανιχνευτή Micromegas με δέσμες σωματιδίων

Abstract

Ο ανιχνευτής Micromegas διανύει ήδη τη δεύτερη δεκαετία ζωής του και ήδη προσφέρει πολλά υπο- σχόμενες ιδιότητες (καλή χωρική ακρίβεια, αντοχή στην ακτινοβολία, υψηλός ρυθμός μέτρησης, καλή ενεργειακή διακριτική ικανότητα κ.α.) οι οποίες τον καθιστούν κατάλληλο για ένα εύρος εφαρμογών από την Φυσική Υψηλών Ενεργειών έως τη βιομηχανική παραγωγή. Στη συγκεκριμένη εργασία, θάλα- μοι που κατασκευάστηκαν από το MAMMA Group του CERN δοκιμάστηκαν σε δέσμη (Ιούλιος 2010) και μερικά από τα αποτελέσματα παρουσιάζονται. Συγκεκριμένα, στο πρώτο κομμάτι της εργασίας, θα παρουσιαστεί το θεωρητικό υπόβαθρο για τις κύριες διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό ενός ανιχνευτή αερίου καθώς και τα βασικά χα- ρακτηριστικά των ανιχνευτών εν γένει (κεφάλαιο 1). Στη συνέχεια θα αναπτυχθεί η δομή του ανιχνευτή Micromegas και θα παρουσιαστούν τα χαρακτηριστικά που τον καθιστούν άξιο υποψήφιο για το φα- σματοσκόπιο του ATLAS καθώς και η τεχνολογία των resistive micromegas που αποτελεί την νεότερη γενιά του ανιχνευτή (κεφάλαιο 2). Το δεύτερο κομμάτι της εργασίας αφορά το test beam του MAMMA Group. Στο κεφάλαιο 3 παρου- σιάζονται οι στόχοι του test beam, η πειραματική διάταξη και τα ηλεκτρονικά που χρησιμοποιήθηκαν, καθώς και πληροφορίες για τους θαλάμους που εξετάστηκαν. Τέλος, ένας αριθμός από διαγράμματα και ιστογράμματα παρουσιάζονται τα οποία συνοψίζουν τα βασικά σημεία της ανάλυσης που πραγμα- τοποιήθηκε στα αποτελέσματα του test beam. Εν κατακλείδι, μπορούμε να πούμε ότι ο ανιχνευτής Micromegas στη πρόσφατη γενιά των resistive strips, απαλλαγμένος από το πρόβλημα των sparks, συνδυάζει την εξαιρετική διακριτική ικανότητα με την ομαλή λειτουργία σε δέσμη σωματιδίων. Όντας υποψήφιος για την αναβάθμιση του φασματοσκο- πίου, τα χαρακτηριστικά του που παρουσιάζονται και στα αποτελέσματα που μελετήθηκαν φαίνονται να τον ωθούν προς αυτή την κατεύθυνση.

The Micromegas detector is already in its second decade of life and already offers many promising qualities (good spatial resolution, radiation hardness, high rate measurements, good energy resolution, etc.) which make it suitable for a range of applications from High Energy Physics to industrial production. In this study, chambers built by the MAMMA Group at CERN have been tested on beam (July 2010) and some of the results are presented. Specifically, in the first part of the thesis,the theoretical background for the main processes taking place inside a gas detector and the essential characteristics of the detectors in general are presented (Chapter 1). Consequently, the structure of the Micromegas detector is described and the characteristics which make it worthy candidate for the spectrometer of ATLAS as well as the technology of resistive micromegas, which is the newest generation of the detector are mentioned (section 2). The second part of thesis revolves around the test beam of the MAMMA Group. Chapter 3 presents the objectives of the test beam, the set up and electronics that were used and the technical specifications of the chambers under study. Finally, a number of plots and histograms are presented that centralize the main points of the physics analysis conducted on the results of the MAMMA test beam. In conclusion, it can be safely assumed that the latest generation of resistive micromegas, being spark free, combines the excellent resolution with the smooth operation on a beam. Being a candidate for the upgrade of the ATLAS spectrometer the characteristics presented by the results of this analysis work on its favor.