Partea II: zona unghiurilor polare mici a subsistemului Proiect PN09370103: Fizica starilor extreme ale materiei, a proprietatilor si dinamicii acestora Director de proiect: Prof. Dr. Mihai Petrovici Studiul si proiectarea acoperirii optime din punct de vedere performanta /cost cu module compuse din detectorii MGMSRPC, respectiv HCRTRD a zonei unghiurilor polare mici (50mrad – 200mrad) a subsistemelor CBM-TOF si respectiv CBM-TRD Partea II: zona unghiurilor polare mici a subsistemului CBM-TRD pentru experimentele ce se vor desfasura la SIS-100 Laura Radulescu 13/06/2013

CBM la FAIR Viitorul accelerator FAIR cuprinde un amplu program ştiinţific, cu fascicule de nuclee stabile şi instabile, precum şi de antiprotoni într-o gamă largă de intensităţi şi energii. Experimentul CBM (Compressed Baryonic Matter) de la viitorul accelerator FAIR este un experiment cu tinta fixa destinat masuratorilor de precizie a unor observabile multidimensionale care includ particule cu sectiuni foarte mici de producere folosind fasciculele de ioni grei, de intensitati foarte mari, furnizate de acceleatorii FAIR. Strategia in cadrul colaborarii CBM este de a realiza masuratori sistematice integrale si diferentiale a tuturor particulelor produse in ciocnirile nucleare (numar, distributie in spatiul fazelor, corelatii si fluctuatii) cu precizie si statistica fara precedent. Aceste masuratori vor fi realizate in ciocniri nucleu-nucleu, proton-nucleu si proton-proton la diferite energii ale fascicolului. 2

Versiuni ale aranjamentului experimental CBM Aranjamentul experimental CBM cu sistemele de identicare a electronilor RICH si TRD Aranjamentul experimental CBM cu sistemele de identicare a miuonilor MUCH 3

Detectorul de radiatie de tranzitie Destinat identificarii electronilor de energie mare (p>1.5 GeV/c, γ≥1000) si reconstructiei de traiectorii pentru toate particulele incarcate, in conjunctie cu sub detectorul STS si subdetectorul TOF; Factorul de rejectie al pionilor trebuie sa fie mai bun de 100 pentru o eficienta de detectie a electronilor de 90%, iar rezolutia de pozitie trebuie sa fie de 300 µm transversal pe directia pad-urilor si intre 3 mm si 30 mm de-a lungul pad-urilor. 3 stații cu 4 straturi (primele doua) si 2 straturi (a treia) Poziționarea față de țintă: stația 1 – 5.1m stația 2 – 7.4m stația 3 – 9.6m 1110m2 suprafață Suprafata celor trei statii va fi acoperita de aproximativ 700 de camere TRD, care totalizeaza un numar de ~785000 de canale de citire a semnalelor. 4

zona centrala, camere cu dimensiunea de 60cmx60cm Proiectarea acoperirii optime a zonei unghiurilor polare mici a subdetectorului CBM-TRD pentru experimentele ce se vor desfasura la SIS100 Pentru masuratori la SIS100 va fi folosita numai o statie TRD cu doua sau patru straturi. Pentru a pastra gradul de ocupare sub 5%, dimensiunea minima a unei singure celule de citire a semnalului trebuie sa fie de ~1 cm2. zona centrala, camere cu dimensiunea de 60cmx60cm zona exterioara, camere cu dimensiunea de 100cmx100cm Aceasta zona acopera un domeniu de unghiuri polare cuprinse intre 50mrad si 200mrad corespunzand unei rate de numarare, ce variaza cu unghiul polar, intre 100KHz/cm2 si 25KHz/cm2. M. Petris et al., High counting rate transition radiation detector, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 581 (2007); M. Petrovici et al., A high-eficiency Transition Radiation Detector for high-counting-rate environments, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 579 (2007); M.Petrovici et al., A Two-Dimension Position Sensitive High Eficiency Transition Radiation Detector for High Counting Rate Environment, Rom. Journ. Phys., Vol. 56, Nos. 5-6, 2011; 5 5

Structura prototip TRD 2012 6

Structura prototip TRD 2012 85%Xe+15%CO2 596 Volumul de detectie (spatiu de drift si doua spatii de multiplicare a semnalelor) 596 7

Structura geometrica a zonei centrale de detectie bazata pe arhitectura prototipului TRD 2012 Scop: optimizarea eficientei geometrice 6 module : 2 module M1 (659mmx543mm) 4 module M2 (927mmx461mm) 8

Variante de optimizare a eficientei geometrice zona inactiva: zona ramelor Variante de optimizare studiate: Montajul detectorilor cu ramele in prelungire: aria totala=2,79m2, aria activa=2,188m2, aria tubului de fascicul=0,28m2, aria ramei=0,33m2; Montajul detectorilor cu ramele intercalate: aria totala=2,78m2, aria ramei = 0,31m2. 9

Concluzii Pe baza prototipurilor de detectori TRD dezvoltati in DFH, s-a realizat proiectarea zonei corespunzatoare unghiurilor polare mici, urmarindu-se optimizarea eficientei geometrice, adica a raportului dintre aria activa a detectorului si aria sa totala; Conform acestui criteriu, suprafata zonei interne a primei statii a detectorului TRD a fost proiectata astfel incat sa fie acoperita cu un numar de sase module; Sunt prevazute doua tipuri dimensionale de module, astfel incat acoperirea suprafetei rectangulare din jurul tubului de fascicul sa fie cat mai uniforma. Modalitatea de dispunere a detectorilor, cea mai avantajoasa, pentru optimizarea eficientei geometrice este cea cu rame intercalate. 10