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DPG 2006 1 Tanja Haas Alterungsuntersuchungen an Spurkammern für das LHCb Outer Tracking System...

Date post: 05-Apr-2015
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DPG 2006 1 Tanja Haas Alterungsuntersuchungen an Spurkammern für das LHCb Outer Tracking System Tanja Haas Physikalisches Institut Universität Heidelberg DPG 2006 Dortmund
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Page 1: DPG 2006 1 Tanja Haas Alterungsuntersuchungen an Spurkammern für das LHCb Outer Tracking System Tanja Haas Physikalisches Institut Universität Heidelberg.

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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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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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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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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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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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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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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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


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