光纤传感器(FOS)是土木工程、航空航天和能源等多个领域的环境和变形监测的成熟技术。它们对电磁和磁场以及核环境的免疫力、其小尺寸、多路复用能力以及嵌入的可能性使它们成为对撞机粒子物理实验的结构和环境监测的有吸引力的技术。在所有可能的光纤传感器中,FBG(光纤布拉格光栅)似乎是HEP应用的最佳解决方案。第一步是表征FBG传感器,以便在高能物理环境中使用。在过去的两年中,我们已经检查了光纤光栅传感器的抗辐射性。在CNA(Centro Nacional de Acceleradores)进行了两次质子辐照活动。在不久的将来,这些传感器计划用于探测器(最近的一个Belle II)。对Belle II PXD-SVD的集成问题以及探测器内部的环境和变形监测进行了一些工作。
英文摘要:
Fibre optic sensors (FOS) are an established technique for environmental and deformation monitoring in several areas like civil engineering, aerospace, and energy. Their immunity to electromagnetic and magnetic fields and nuclear environments, its small size, multiplexing capability and the possibility to be embedded make them an attractive technology for the structural and environmental monitoring of collider particle physics experiments. Between all the possible Fibre Optic sensors FBGs (Fiber Bragg Grating) seems to be the best solution for HEP applications. The first step was to characterize FBG sensors for it use in High Energy Physics environment. During last two years we have checked the resistance of the Fibre Bragg Grating sensors to radiation. Two irradiation campaigns with protons have been done at CNA (Centro Nacional de Aceleradores).
In the near future these sensors are being planned to be used in detectors (the closest one Belle II.). Several work on integration issues in Belle II PXD-SVD, and checking for environmental and deformation monitoring in the detectors inner part has been done.
Silicon photomultiplier arrays - a novel photon detector for a high resolution tracker produced at FBK-irst, Italy
在FBK-irst研制了一个硅光电倍增器(SiPM)阵列,它有32个通道,尺寸为8.0 x 1.1 mm^2。每个250 um宽的通道被细分为5 x 22个矩形排列的像素。这些传感器被开发用于读出模块化高分辨率的光纤跟踪器。关键属性,如击穿电压,增益和光子探测效率(PDE)被发现是均匀的SiPM阵列的所有32个通道。如果噪声特性和PDE得到改善,这可以使具有SiPM阵列读出的光纤跟踪器成为可用跟踪器技术的有希望的替代方案。
Construction and performance of a silicon photomultiplier/extruded scintillator tail-catcher and muon-tracker
2006年至2009年间,欧洲核子研究中心(CERN)和费米实验室(Fermilab)建造、安装并测试了一个国际直线对撞机(ILC)探测器的原型模块,作为CALICE试验束计划的一部分,以研究在强子量能器后面扩展能量采样的可能性,并研究提供μ子跟踪的可能性。“尾捕捉器/μ子跟踪器”(TCMT)由320个挤压闪烁体条(尺寸1000 mm x 50 mm x 5 mm)组成,包装在16个1米见方的平面中,交错在钢板之间。闪烁体条用波长移动光纤和硅光电倍增器读出。平面以交替的水平和垂直条带方向排列。收集了能量范围为6 GeV至80 GeV的μ子和π子的数据。利用在2006年采取的数据,本文介绍了TCMT的设计和建造,性能特点,和基于束的TCMT的能力,以提高强子能量分辨率的原型ILC探测器的评估。对于ILC探测器的典型配置,其线圈位于厚度为5.5个核相互作用长度的量热计系统外部,TCMT将对20至80 GeV之间的π介子的相对能量分辨率提高6- 16%。
Ultrahigh-Resolution Fiber-Optic Sensing Using a High-Finesse, Meter-Long Fiber Fabry-Perot Resonator
超高分辨率光纤传感已被证明与米长,高精细光纤法布里-珀罗干涉仪(FFPI)。大的,环境引起的谐振频率漂移的主要技术挑战是通过锁定询问激光器到一个类似的米长的FFPI,这与FFPI传感器,是热和机械隔离的环境。在1~100 Hz的频率范围内,可实现800 f ε/sqrt(Hz)的标称噪声极限应变分辨率。应变分辨率在1 kHz时进一步提高到75 f ε/sqrt(Hz),在2 kHz时提高到60 f ε/sqrt(Hz),在23 kHz时提高到40 f ε/sqrt(Hz),证明了与诸如π相移和慢光光纤布拉格光栅等成熟技术相当甚至更好的分辨率。分析了现有系统的局限性,提出了改进策略。这项工作为基于长FFPI的超高分辨率光纤传感奠定了可行的道路。