РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ СИГНАЛА КРЕМНИЕВЫХ ФОТОУМНОЖИТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ КАЛОРИМЕТРЕ ЭКСПЕРИМЕНТА MU2E

ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЭКСПЕРИМЕНТ MU2E 7
1.1 Кремниевый фотоумножитель (SiPM) 10
1.2 Параметры кремниевого фотоумножителя 22
1.3 Коэффициент усиления 24
1.4 Эффективность и чувствительность обнаружения фотонов 25
1.5 Оптические перекрестные помехи 27
1.6 Динамический диапазон и линейность 33
2 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ТЕСТИРОВАНИЯ 39
2.1 Тестирование предусилителей 39
2.2 Тестирование линейного регулятора(ЕЭО) 41
2.3 Расчеты времени нарастания, спада 42
2.4 Разработка платы 43
2.5 Программная часть блок схема программы 44
2.6 Результаты тестирования 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 51
ПРИЛОЖЕНИЕ
Купить

Эксперимент Mu2e посвящен поиску процесса с нарушением лептонного числа для заряженных лептонов ц - N ^e - N, в котором мюон когерентно переходит в электрон в поле ядра. При наличии массы у нейтрино данный процесс возможен, но остается ненаблюдаемым, т.к. вероятность пропорциональна (Дш 2ij/M 2W)2, где Am2ij разница квадратов масс i-ой и j-ой нейтринных собственных состояний, а MW- масса W-бозона. Предсказанные вероятности для процессов ц - N ^ e - N и ц +^ e +у составляют ~10-50. Эти процессы являются теоретически безупречными объектами при поисках новой физики (НФ). Во многих моделях НФ, включающих массивные нейтрино, вероятности этих процессов существенно увеличиваются и становятся доступными для наблюдений [1].
Согласно формуле (1), эксперимент mu2e является на 4 порядка более точным нежели эксперимент SINDRUM II с точностью 6,1 х 10-13.
Наблюдение превращения мюона в электрон устранит препятствие к пониманию того, почему частицы той же категории или семейства распадаются из тяжелых в более легкие, более стабильные состояния массы. Физики искали ответ на это с 1940-х годов. Открытие этого является центральным для понимания того, что физика лежит за пределами Стандартной модели [2].
Объект исследования: усилитель сигнала кремниевого фотоумножителя.
Предмет исследования: программно-аппаратный комплекс.
Целями диссертационной работы являются: разработка и отладка программно-аппаратного комплекса для контроля качества усилителей сигнала кремниевых фотоумножителей в электромагнитном калориметре эксперимента Mu2e.
Для достижения поставленной цели, решаются следующие задачи:
1) Разработана методика проверки ключевых параметров рассматриваемых усилителей: коэффициента усиления, динамического диапазона, нелинейности, длительности фронтов выходного сигнала.
2) Разработана и изготовлена плата для измерительного стенда.
3) Написано программное обеспечение для контроллера платы измерительного стенда.
4) Проведены измерения параметров усилителей на стенде.
Положения, выносимые на защиту
1) Аппаратный комплекс контроля качества построенный по дифференциальной схеме построен для преобразования дифференциального сигнала в однополярный и обеспечивает повышение точности на порядок по сравнению с ранее используемыми схемами
Апробация результатов исследования
По результатам данной работы были осуществлены доклады в VIII Межинститутская молодежная конференция «Физика элементарных частиц и космология 2019» (г.Москва, 2019), а также, XXIII Международная научная конференция молодых ученых и специалистов (AYSS-2019) (г.Дубна, 2019).

Купить