Разработка высокогранулярного времяпролетного детектора нейтронов для эксперимента BM@N

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Приводится описание конструкции детектора HGND (Highly Granular Neutron Detector) для измерения азимутальных потоков нейтронов с энергиями от 300 до 4000 МэВ, образующихся в столкновениях тяжелых ионов в эксперименте BM@N (Barionic Matter at Nuclotron) на выведенном пучке ускорителя “Нуклотрон” ОИЯИ (Дубна) при энергиях пучков 2–4 АГэВ. Детектор состоит из 16 слоев пластиковых сцинтилляционных детекторов, имеющих ячеистую структуру, с медными поглотительными пластинами между слоями. Представлены результаты измерения временного разрешения сцинтилляционных ячеек с использованием кремниевых фотодетекторов. Описана предлагаемая схема электроники считывания сигналов со сцинтилляционных ячеек. Приведены результаты моделирования аксептанса нейтронного детектора, эффективности регистрации нейтронов, разрешения по энергии нейтронов и оценка скоростей счета нейтронов для реакции Bi+Bi при энергии 3 АГэВ.

全文:

受限制的访问

作者简介

Ф. Губер

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

М. Голубева

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

А. Зубанков

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

А. Ивашкин

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

А. Известный

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

Н. Карпушкин

Институт ядерных исследований Российской академии наук

编辑信件的主要联系方式.
Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

Д. Ляпин

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

М. Мамаев

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

А. Махнёв

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Московский физико-технический институт

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а; 141701, Долгопрудный, Московская обл., Институтский пер., 9

С. Морозов

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

П. Парфенов

Институт ядерных исследований Российской академии наук; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а; 115409, Москва, Каширское шоссе, 31

Д. Серебряков

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

Д. Финогеев

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

А. Шабанов

Институт ядерных исследований Российской академии наук

Email: karpushkin@inr.ru
俄罗斯联邦, 117312, Москва, просп. 60-летия Октября, 7а

参考

  1. Sorensen A., Agarwal K., Brown K. et al. // e-Print: 2301.13253. Available online 20 December 2023. https://arxiv.org/abs/2301.13253
  2. Senger P. // Phys. Scripta 2021. V. 96. P. 054002. https://doi.org/10.1088/1402-4896/abebfe
  3. Le Fèvre A., Leifels Y., Reisdorf W., Aichelin J., Hartnack Ch. // Nucl. Phys. A. 2016. V. 945. P. 112. https://doi.org/10.1016/j.nuclphysa.2015.09.015
  4. Leifels Y., Blaich T., Elze T. et al. // Phys. Rev. Lett. 1993. V 71. P. 963. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.963
  5. Lambrecht D., Blaich T., Elze T. et al. // Z. Phys. A. 1994. V. 350. P. 115. https://doi.org/10.1007/BF01290679
  6. Russotto P., Wu P.Z., Zoric M. et al. // Phys. Lett. B. 2011. V. 697. P. 471. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2011.02.033
  7. LAND Collab., Blaich T., Elze T., Emling H. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A. 1992. V. 314. P. 136. https://doi.org/10.1016/0168-9002(92)90507-Z
  8. Russotto P., Le Fèvre A., Łukasik J. et al. // arXiv: 2105.09233v1 May 2021. https://arxiv.org/abs/2105.09233
  9. Boretzky K., Gašparić I., Heil M. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A. 2021. V. 1014. P. 165701. https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165701
  10. Senger P. // Particles. 2022. V. 5(1). P. 21. http://dx.doi.org/10.3390/particles5010003
  11. E895 Collab., Pinkenburg C., Ajitanand N., Alexander J. et al. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 1295. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1295
  12. E895 Collab., Liu H., Ajitanand N., Alexander J. et al. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. P. 5488. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.84.5488
  13. E895 Collab., Chung P., Ajitanand N., Alexander J. et al. // Phys. Rev. C. 2002. V. 66. P. 021901. https://doi.org/10.1103/PhysRev C.66.021901
  14. Senger P. // Universe. 2021. V. 7(6). P. 171. https://doi.org/10.3390/universe7060171
  15. Senger P. // PoS CPOD2021. 2022. V. 400. P. 033. https://doi.org/10.22323/1.400.0033
  16. Kapishin M. // JPS Conf. Proc. 2020. V. 32. P. 010093. http://doi.org/10.7566/JPSCP.32.010093
  17. EQR15 Series SiPMs. http://www.ndl-sipm.net/PDF/Datasheet-EQR15.pdf
  18. Eljen Technology. https://eljentechnology.com/products/plastic-scintillators/ej-228-ej-230
  19. Guber F., Ivashkin A., Karpushkin N. et al. // e-Print: 2309.03614. Available online 20 December 2023. https://arxiv.org/abs/2309.03614
  20. Karpushkin N., Guber F., Finogeev D. et al. // e-Print: 2308.08341. Available online 20 December 2023. https://arxiv.org/abs/2308.08341
  21. Finogeev D., Guber F., Izvestnyy A. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A. 2024. V. 1059. P. 168952. ISSN 0168-9002. https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168952
  22. Amelin N., Gudima K., Toneev V. // Sov. J. Nucl. Phys. 1990. V. 51(2). P. 327.
  23. Baznat M., Botvina A., Musulmanbekov G., Toneev V., Zhezher V. // Phys. Part. Nucl. Lett. 2020. V. 17. P. 303. https://doi.org/10.1134/S1547477120030024
  24. Brun R., Bruyant F., Carminati F., et al. // CERN Program Library, CERN, Geneva, Switzerland, 1993 Report number: CERN-W5013. https://doi.org/ 10.17181/CERN.MUHF.DMJ1.
  25. BMNROOT. https://git.jinr.ru/nica/bmnroot

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. The NICA facility complex at JINR, Dubna. The BM@N facility is located on the Nuclotron extracted beam.

下载 (576KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Schematic representation of the BM@N setup in the Xe+Cs I session.

下载 (310KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Two positions of the HGND detector (red rectangles) at neutron emission angles of 17° and 22.3°.

下载 (386KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Schematic representation of the HGND detector scintillator layer assembly. Left: arrangement of 121 cells in the assembly housing. Center: the assembly with two printed circuit boards attached to the scintillator array. Right: cross-sectional view of the fully assembled assembly with printed circuit boards: 1 — housing frame; 2 — one of two boards with 55 or 66 SiPMs (5); 3 and 8 — aluminum plates on both sides of the frame housing with holes for photodiodes and LEDs; 4 — scintillator; 5 — photodiode; 6 — assembly support bracket; 7 — LED board; 9 — LED.

下载 (83KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Schematic view of the HGND detector assembly with readout boards on the top and bottom of the detector.

下载 (146KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Left: dependence of the time of flight of primary neutrons on their kinetic energy at the input of the HGND detector. Right: the same for background neutrons and all charged particles on the surfaces of the HGND detector.

下载 (184KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Top: plot of transverse momentum versus rapidity. The inset corresponds to the HGND acceptance at 17° for primary neutrons with a selection time of less than 25 ns. Rapidity and transverse momentum distributions for primary (red) and background (green) neutrons are shown in the central and lower panels, respectively. The vertical line in the rapidity distribution corresponds to the average rapidity y0 = 1.05 for this reaction. The blue curves show the corresponding proton distributions measured by the BM@N spectrometer.

下载 (302KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Top: distribution of hits of all particles on the VETO detector scintillators, normalized to one interaction in the target. Center: the same with selection by time less than 25 ns. Bottom: probability of having two or more hits on the VETO scintillators.

下载 (212KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Neutron energy spectra (left) and multiplicity distributions (right) for primary (blue) and background (green) neutrons at the entrance surface of the HGND detector with a time selection of less than 25 ns. The red and pink curves correspond to primary and background neutrons without time selection.

下载 (137KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Left: Distribution of layers by the number of cell firings per event. Right: Distribution of layers with the first firing cell in the event.

下载 (119KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Left: energy spectrum of primary neutrons with multiplicity equal to unity (red) on the HGND detector surface and the reconstructed neutron spectrum (blue). Right: energy reconstruction efficiency as a function of neutron kinetic energy.

下载 (119KB)
索引源数据
13. Fig. 12. Left: dependence of the reconstructed kinetic energy of a neutron on its energy specified in the simulation for a cell time resolution of 100 ps (red) and 150 ps (blue). Right: dependence of the neutron energy resolution on the kinetic energy of neutrons.

下载 (246KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».