Eight production quality PbWO4 crystals of CMS have been irradiated in a 20 GeV/c proton beam up to fluences of 5.4E13cm-2. The damage recovery in these crystals has been followed for over a year. Comparative irradiations with 60Co photons have been performed on seven other crystals using a dose rate of 1 kGy/h. In proton irradiated crystals the light transmission band-edge shifts and the induced absorption length is proportional to the inverse of the 4th power of the wavelength. In gamma-irradiated crystals the band-edge does not shift but formation of absorption bands is seen clearly. The absorption length induced by gamma-radiation in crystals verified to have excellent radiation hardness, saturates at a level below 0.5 m-1. In the case of protons, we observe no correlation with the pre-characterised radiation hardness of the crystals and the induced absorption increases linearly with fluence. After a fluence of 5E13 cm-2, an induced absorption length of approx. 15m-1 is seen with no sign of saturation. These observations provide strong evidence that high-energy protons create damage that cannot be reproduced with gamma-irradiation. However, these hadronic effects manifest themselves only at integral fluences well beyond 1E12cm-2 and most likely would escape undetected at lower fluences. A large fraction of the damage, both in proton- and gamma-irradiated crystals, is either stable or recovers very slowly.
Commissioning of the large-scale lead tungstate scintillating calorimeter
Thomas Jefferson National Accelerator Facility(托马斯·杰斐逊国家加速器设施);University of North Carolina at Wilmington(北卡罗来纳大学温斯顿-塞勒姆分校);A. I. Alikhanian National Science Laboratory (Yerevan Physics Institute)(A.I.阿利哈尼扬国家科学实验室(埃里温物理研究所))
Results on damage induced by high-energy protons in LYSO calorimeter crystals
掺铈的正硅酸镥钇(LYSO:Ce)作为一种明亮的结晶,是在强电离辐射场和大的高能强子注量中应用量热法的候选者,正如欧洲核子研究中心大型强子对撞机计划中的高亮度升级后所预期的那样。在那里,质子-质子碰撞将在量热计的大快度区域产生高达~ 5E 14/cm ^2的快强子注量。研究了LYSO:Ce在不同注量的24 GeV/c质子辐照后的性能。测量的光传输作为质子注量的函数的变化,并随着时间的推移,由于在室温下的自发恢复的演变进行了研究。在所述环境中,材料的活化也将是一个问题。通过测量和FLUKA模拟,研究了LYSO引起的环境剂量及其随时间的演化,并与其他闪烁晶体进行了比较。
Application of sequence learning for predicting radiation damage of the CMS electromagnetic calorimeter
Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学理学院);Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学核科学研究所)
Measurements with silicon photomultipliers of dose-rate effects in the radiation damage of plastic scintillator tiles in the CMS hadron endcap calorimeter
我们提出了一个新的测量的比例的正电子-质子,电子-质子,弹性散射在DESY确定的贡献以外的单光子交换,这是必不可少的QED描述的最基本的过程在强子物理。一个20 cm长的液氢靶与DESY同步加速器的引出束一起产生的平均亮度为$2.12\times10^{35}$~cm $^{-2}\cdot$ s $^{-1}\cdot$ sr $^{-1}$(是OLYMPUS亮度的$\sim200$倍)。2GeV的试运行和3GeV的测量将提供高达$Q^2=4.6$~(GeV/$c$)$^2$(两倍于目前测量范围)的新数据。钨酸铅量热计将用于探测$30^\circ$、$50^\circ$、$70^\circ$、$90^\circ$和$110^\circ$极角处的散射轻子。测量可以被调度为不干扰PETRA的操作。我们目前的速率估计和模拟计划的测量,包括背景考虑。在2019年,2021年和2022年使用原型钨酸铅热量计在DESY试验束设施进行了初步测量,以检查蒙特卡罗模拟和热量计的性能。这些测试还研究了不同的读出方案(触发和流式)。可以进行各种升级以缩短运行时间,并提供更高的光束能量,从而获得更大的$Q^2$范围。
Exploring the limits of high-energy proton-pion separation in granular calorimeters
University of Tennessee, Knoxville(田纳西大学诺克斯维尔分校);Universidad de Oviedo(奥维耶多大学);CERN, European Organization for Nuclear Research(欧洲核子研究组织(CERN));University of Padova, Department of Physics and Astronomy(帕多瓦大学物理与天文学系);Luleå University of Technology(吕勒奥理工学院);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部)
Beam test, simulation, and performance evaluation of PbF$_2$ and PWO-UF crystals with SiPM readout for a semi-homogeneous calorimeter prototype with longitudinal segmentation
Enhancing Electromagnetic Calorimeter Signal Reconstruction with Machine Learning-Based Noise Discrimination
High Energy Nuclear and Particle Physics Division, Saha Institute of Nuclear Physics - a CI of Homi Bhabha National Institute(萨哈核物理研究所高能核与粒子物理系(霍米·巴巴国立学院下属机构));Laboratoire Leprince-Ringuet, CNRS/IN2P3, Ecole polytechnique, Institut Polytechnique de Paris(勒普朗斯-林盖特实验室,法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所,巴黎综合理工学院,巴黎理工学院);Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University - SUNY(纽约州立大学石溪分校物理与天文学系);University of Virginia(弗吉尼亚大学);Department of High Energy Physics, Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究所高能物理系)
Study of Possible Scintillation Mechanism Damage in PbWO4 Crystals After Pion Irradiation
我们采用了两种独立的方法来研究可能的损害钨酸铅晶体中的闪烁机制,由于照射的34 GeV的介子束。首先,用窄光束同时照射10个晶体超过30小时,这样每个晶体只有一小部分区域受到影响。我们研究了辐照对光输出不均匀性的影响。如果观察到局部降解,则表明闪烁机制受损。其次,我们使用两个光电管连接到一个晶体的两侧检测光输出。由于这些光电管仅从小的局部区域检测闪烁光,因此传输损耗的影响应该是最小的。我们没有看到任何统计学上显着的证据,闪烁机制损害与任何方法。影响与零一致,95% C. L时上限为0.5%。
The Monitoring System of the End-Cap Calorimeter in the Belle II experiment
Belle II实验目前正在KEK(日本筑波)的SuperKEKB电子-正电子对撞机上进行第二阶段操作。该探测器是KEKB对撞机上Belle实验的升级,它被优化用于研究罕见的B衰变,对标准模型之外的新物理信号也很敏感。电磁量热计(ECL)是基于CsI(Tl)闪烁晶体。它分裂成一个桶和两个环形端盖区域,根据对撞机的非对称设计,后者被命名为向前和向后。CsI(Tl)晶体以可承受的成本提供高光输出,但其产量随温度变化,并且由于对水分的强烈化学亲和力,可能会被湿度永久损坏。然后,每个ECL区域都配备了热敏电阻和湿度探头,以监测环境数据。虽然传感器和布线都继承了原来的百丽设计,ECL监测系统已完全重新设计。在本文中,我们提出了硬件和软件架构部署的2112 CsI(Tl)晶体安排在向前和向后的端盖。单板计算机(SBC)是专为嵌入式应用而设计的。对于传感器读出,已实现了基于具有本地处理能力的24位ADC的数据采集系统,并与SBC接口。EPICS应用程序通过局域网发送数据,用于遥控和显示。
Low Energy Phonon Bursts Created By Fast Neutron Damage
Univ. Lyon, Université Lyon 1(里昂大学);CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon(法国国家科学研究中心/欧洲核子研究学会,里昂粒子物理研究所);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);IJCLab(伊夫·居里实验室);Department of Physics, University of Zurich(苏黎世大学物理系);Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LPSC-IN2P3(格勒诺布尔阿尔卑斯大学,法国国家科学研究中心,格勒诺布尔理工学院,格勒诺布尔粒子物理实验室);Argonne National Laboratory(阿贡国家实验室);Kavli Institute for Cosmological Physics, The University of Chicago(芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所);Department of Astronomy and Astrophysics, The University of Chicago(芝加哥大学天文学与天体物理学系);University of California Berkeley, Department of Physics(加州大学伯克利分校物理系);University of Massachusetts, Amherst Center for Fundamental Interactions and Department of Physics(马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校基础相互作用中心及物理系);Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室)