Podrobnosti izredno uspešnega testiranja naprednih detektorjev na pospeševalniku v Koelnu
Konec oktobra smo se sodelavci odseka F2 (Klemen Žagar, Matevž Skobe, Matjaž Vencelj in Gregor Košir) udeležili testa detektorske postavitve HISPEC-10 na 10MV tandemskem pospeševalniku inštituta za jedrsko fiziko IKP (nemško Institut für Kernphysik) na univerzi v Kölnu. Na sliki spodaj z leve: Gregor Košir, Dennis Bittner, Matevž Skobe, Jan Jolie, Kathrin Wimmer, Calum Jones, Klemen Žagar in Matjaž Vencelj.
Eksperiment HISPEC-10 (angl. High-resolution In-flight SPECtroscopy 10) se bo nahajal na novem pospeševalniku Evropskega centra za raziskave z antiprotoni in ioni FAIR in se bo uporabljal za preučevanje visoko vzbujenih stanj upočasnjenih eksotičnih ionov.
Jedro eksperimenta tvorita sistem za meritev časa preleta na osnovi MCP mikrokanalnih plošč (angl. Microchannel plate) in sistem za meritev dE-E kinetičnih energij vzbujenih ionov (shema eksperimenta je na sliki spodaj). Slednjega razvijamo na F2 in naš prototip je sestavljen iz dveh segmentiranih silicijevih DSSSDjev (angl. Double Sided Silicon Strip Detector), od katerih je prvi debeline 20um, drugi pa 300um.
Glavna izziva eksperimenta HISPEC-10 sta vnos neželenih izotopov med upočanjevanjem žarka in Dopplerjev premik merjenih žarkov gama, ki nastanejo ob razpadu vzbujenih stanj pred ustavitvijo iona. Rešitev je uporaba pozicijsko občutljivih detektorjev za meritev trajektorij žarka in identifikacija posameznih ionov, za kar potrebujemo maso in naboj. Za določitev mase izmerimo hitrost in kinetično energijo delca, ki ju določimo iz časa preleta MCP detektorjev in odložene energije v silicijevih detektorjih. Naboj pa določimo iz energijskih izgub (dE/dx) s tankim DSSSD. Fotografija setupa spodaj.
Na pospeševalniku v Kölnu smo uporabljali žarek žvepla pri energiji 100 MeV za karakterizacijo detektorske postavitve, fotografiji linije spodaj.
Prve analize pridobljenih meritev kažejo na uspeh dE-E detektorja, saj je detektor deloval z energijsko ločljivostjo okoli 2% (FWHM/E) in časovno resolucijo (sigma) 300 ps na posamezen kanal detektorja (na sliki spodaj je prikazana porazdelitev časovne razlike med dogodki v dveh kanalih na 20 um debelem DSSSDju).
S takšnimi lastnosti je detektor primeren za merive ionov srednjih mas. dE-E detektor je opravil tudi prvo identifikacijo delcev, saj smo uspeli zaznati kontaminacijo žarka s kisikom, slika spodaj
