• Keine Ergebnisse gefunden

Der Mu3e Tile Detektor

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Aktie "Der Mu3e Tile Detektor"

Copied!
19
0
0

Wird geladen.... (Jetzt Volltext ansehen)

Volltext

(1)

Der Mu3e Tile Detektor

Patrick Eckert

Kirchhoff-Institut für Physik

DPG Tagung Dresden 06.03.2013

(2)

Inhalt

•Motivation: Der μ→eee Zerfall

•Das Mu3e Experiment

•Der Mu3e Tile Detektor

•SiPMs

•Simulation

•Zeitauflösung & Effizienz

•Zusammenfassung

(3)

Der μ→eee Zerfall

• LFV Zerfall μ+→e+e-e+ im Standard Modell stark unterdrückt (BR<<10-50)

• Messbares Signal in vielen BSM Theorien vorhergesagt

• Bisheriges Limit: BR≈10-12

• Mu3e Experiment: BR≈10-16

(4)

Der μ→eee Zerfall

• LFV Zerfall μ+→e+e-e+ im Standard Modell stark unterdrückt (BR<<10-50)

• Messbares Signal in vielen BSM Theorien vorhergesagt

• Bisheriges Limit: BR≈10-12

• Mu3e Experiment: BR≈10-16

Signal

2 Positronen + 1 Elektron:

• Mit gleichem Vertex

 Best mögliche Vertexauflösung

• Mit ΣEe = mμ

 Best mögliche Impulsauflösung

• In koinzidenz

 Best mögliche Zeitauflösung

(5)

Das Mu3e Experiment

Hohe Raten

• Muonstrahl @ PSI

• Bis zu 2x109 μ/s

(6)

Das Mu3e Experiment

Tracking & Vertexing

• Impulsauflösung ≈0.3 MeV

• Vertexauflösung ≈200 μm

 < 50 μm dünne HV-MAPS Hohe Raten

• Muonstrahl @ PSI

• Bis zu 2x109 μ/s

(7)

Das Mu3e Experiment

Tracking & Vertexing

• Impulsauflösung ≈0.3 MeV

• Vertexauflösung ≈200 μm

 < 50 μm dünne HV-MAPS Hohe Raten

• Muonstrahl @ PSI

• Bis zu 2x109 μ/s

Timing

• Zeitauflösung <100 ps

 Fibre Tracker (innen)

 Tile Detektor (aussen)

180 cm

≈15 cm

(8)

Das Mu3e Experiment

Tracking & Vertexing

• Impulsauflösung ≈0.3 MeV

• Vertexauflösung ≈200 μm

 < 50 μm dünne HV-MAPS Hohe Raten

• Muonstrahl @ PSI

• Bis zu 2x109 μ/s

180 cm

≈15 cm

Timing

• Zeitauflösung <100 ps

 Fibre Tracker (innen)

 Tile Detektor (aussen)

(9)

Mu3e Tile Detektor

• Szintillierende Kacheln – ca. 1x1x1 cm3

• Auslese mit Silizium Photomultipliern

• Ca. 10.000 Kanäle

• Auslese-Elektronik direkt im Detektor

Herausforderungen

• Hohe Effizienz von ≈100%

• Sehr gute Zeitauflösung < 100 ps

 Untergrund Unterdrückung ≈105

• Hohe Raten bis zu 5 MHz pro Kanal

 Signal Pile-up

≈12cm

1cm

(10)

Mu3e Tile Detektor

• Szintillierende Kacheln – ca. 1x1x1 cm3

• Auslese mit Silizium Photomultipliern

• Ca. 10.000 Kanäle

• Auslese-Elektronik direkt im Detektor

Herausforderungen

• Hohe Effizienz von ≈100%

• Sehr gute Zeitauflösung < 100 ps

 Untergrund Unterdrückung ≈105

• Hohe Raten bis zu 5 MHz pro Kanal

 Signal Pile-up

≈12cm

1cm

(11)

SiPMs

• Array aus APDs (typ. 100-2000 per mm2)

• Pixel Signal unabhängig von Anzahl Photonen

• SiPM Signal = Summe aller Pixel Signale

Eigenschaften

• Hohe Verstärkung

• Hohe Detektions-Effizienz

Sehr gute Zeitauflösung

Kompakt

Insensitiv gegenüber B-Feld

• Rauschen:

• Dunkelrate

• Optischer Cross-talk

• After-pulse

• Nicht-lineares Ansprechen

• Temperatur Abhängigkeit

1 mm

(12)

SiPM Simulation

•Grundlegende SiPM Parameters als Input

•Beliebiger Lichtpuls als Input

•Kombinierbar mit Geant4

•Model für ganzen dynamischen Bereich

•http://arxiv.org/abs/1206.4154

Avalanche Prozess

Photon Detektion Dunkelrate

After-pulse Cross-talk

Pixel Recovery

≈15 SiPM Parameter

Lichtpuls Parameter oder Geant4

(13)

SiPM Simulation

•Grundlegende SiPM Parameters als Input

•Beliebiger Lichtpuls als Input

•Kombinierbar mit Geant4

•Model für ganzen dynamischen Bereich

•http://arxiv.org/abs/1206.4154

Number of Photons

Number of Photons

(14)

Detektor Simulation

•Geant4 + SiPM Simulation

 Detektor Optimierung

 Performance Studien

(15)

Detektor Simulation

•Geant4 + SiPM Simulation

 Detektor Optimierung

 Performance Studien → • Zeitauflösung ≈50 ps

• Effizienz ≈97%

Einfaches Elektronik-Model

(16)

Zusammenfassung

• Mu3e Experiment: Suche nach neuer Physik mit μ

+

→e

+

e

-

e

+

• Angestrebte Sensitivität: Eins in 10

16

• Tile Detektor für Zeitmessung mit bestmöglicher Auflösung (< 100 ps)

• Detektor-Simulation inklusive SiPM Model

 Erste Performance Studien:

 ≈ 50 ps Zeitauflösung

 ≈ 97% Effizienz (einfaches Auslesemodel!)

(17)

Kappa Plot

•Some information...

•Some information...

•Some information...

(18)

Erste Messungen

•Some information...

•Some information...

•Some information...

(19)

Backup

•Some information...

•Some information...

•Some information...

Referenzen

ÄHNLICHE DOKUMENTE

Setze die Leuchtdiode von der Rückseite her richtig herum (Bild) in die Platine und löte sie an die Plusleitung (Lötstelle 1) Der kurze Anschluss der LED wird für Tests mit einem

• one additional submodule on custom-made cooling block (serving as reference during testbeam). • to produce one submodule,

● Estimation of single channel resolution ~46.8 ps;. ● Preliminary estimated module resolution about

Superconduction solenoid produced by Cryogenic (London) Delivery expected in summer 2019.. Mu3e Status

Test Measurements with the Technical Prototype for the Mu3e Tile Detector. Konrad Briggl, Huangshan Chen, Hannah Klingenmeyer, Yonathan Munwes, Wei Shen, Tiancheng Zhong

Probing Physics beyond the Standard Model with the Mu3e Experiment.. Ann-Kathrin Perrevoort for the

[scheme by Frank Meier Aeschbacher].. Background sources.. two types of

High-Voltage Monolithic Active Pixel Sensor (HV-MAPS) Konzept.. Diode