Меридианы сотрудничества

Модернизация установки CMS в ЦЕРН:
выполнен важный этап обязательств ОИЯИ

Сотрудники ЛФВЭ ОИЯИ в рамках второй фазы модернизации установки CMS участвуют в проекте создания калориметра с высокой гранулярностью HGCaL, который существенно увеличит пространственное и временное разрешение и будет обладать способностью эффективно работать в условиях высокой светимости Большого адронного коллайдера в ЦЕРН.

Калориметр HGCaL состоит из 47 последовательно расположенных слоев абсорбера (вдоль направления пучка), в зазоры между которыми помещены кассеты. Геометрически они представляют собой 30- или 60-градусные сегменты с активными элементами детектора, смонтированными на медных панелях охлаждения. В качестве детектирующих элементов используются сцинтилляционные ячейки с регистрацией света с помощью SiPM и модули кремниевых сенсоров, расположенные в области сильной радиационной нагрузки. Всего в калориметре используется 660 кассет различной конфигурации (общим весом более 215 тонн для одной торцевой части). Калориметр работает в теплоизолированном объеме при температуре -30°C.

Для испытания модулей калориметра в ЛФВЭ ОИЯИ спроектирована, создана и введена в эксплуатацию в ЦЕРН установка для испытания HGCaL.

Специалистами ОИЯИ и БГУ (г. Минск) разработана технология изготовления пластин охлаждения для кассет калориметра HGCaL. Физики и инженеры ЛФВЭ ОИЯИ активно участвуют в создании испытательного стенда для проверки работоспособности и характеристик кассет после сборки. Для создания стенда в России были изготовлены и поставлены в ЦЕРН две теплоизолированные камеры. На верхнем фото представлен внешний вид этих камер, смонтированных в помещении для сборки кассет с сенсорными элементами. После сборки проверка кассет осуществляется в условиях, близких к реальным, при температуре -30°C. Кассеты в количестве 10 штук устанавливаются в стойку, расположенную внутри теплоизолированной камеры размером 3,0 x 3,0 x 2,5 м.

С.В.Афанасьев и А.И.Малахов обсуждают результаты испытания теплоизолированных камер

Сверху и снизу теплоизолированной камеры расположены две сцинтилляционные триггерные плоскости размером 2,4 x 3,0 м для проверки работоспособности и измерения характеристик детектирующих элементов и электроники, расположенных на кассетах HGCaL, с помощью космических лучей. На нижнем фото показан процесс настройки и калибровка триггерных плоскостей.

В.В.Устинов настраивает триггерные плоскости стенда для измерения характеристик кассет адронного калориметра

При прохождении космических частиц через набор тестируемых кассет срабатывание соответствующих сенсоров регистрируется считывающей электроникой и при совпадении с триггерным сигналом подтверждает работоспособность сенсора. Разработана Монте-Карло модель тестового стенда в космических лучах, с помощью которой оптимизированы размеры триггерных плоскостей и конфигурация пластин сцинтилляторов.

Создание стенда по тестированию кассет выполнено под руководством С.В.Афанасьева и А.И.Малахова. Активное участие в этой работе принимали физики и инженеры ЛФВЭ В.В.Устинов, Е.В.Сухов, Н.В.Горбунов, А.М.Куренков, Ю.В.Ершов, П.Д.Бунин и Б.В.Дубинчик.

Большую помощь в выполнении этого этапа проекта модернизации CMS оказал научный руководитель ОИЯИ академик РАН В.А.Матвеев.

Владимир КАРЖАВИН,
руководитель проекта CMS в ОИЯИ