Дрейфовая камера

Дрейфовая камера детектора КМД-2 [5] предназначена для регистрации треков заряженных частиц. Камера состоит из трех слоев, разбитых на ячейки. В первом (внутреннем) слое содержится 16 ячеек по 6 сигнальных проволочек в каждой. Второй слой имеет 32 ячейки по 7 проволочек, третий -- 32 ячейки по 6 сигнальных проволочек. Таким образом, в общей сложности дрейфовая камера содержит 512 сигнальных проволочек.

**Figure 2:** Расположение проволочек в ячейках дрейфовой камеры. Изображена ячейка первого слоя, две ячейки второго и ячейка третьего слоя. Сигнальные проволочки показаны крестиками, полевые -- точками.
$\begin{figure} \begin{center} \mbox{ \psfig{file=dcwire.eps,width=0.8\textwidth} } \vspace{-.5cm} \end{center}\end{figure}$

Расположение проволочек показано на Рис.2. Сигнальные проволочки в ячейке расположены вдоль радиуса со смещением 300 мкм в левую и правую стороны через одну для устранения неопределенности в восстановлении координаты трека по времени дрейфа. Только две первые проволочки в ячейках первого слоя не смещены. Полевые проволочки расположены на границах ячеек. На них подаются напряжения, рассчитанные таким образом, чтобы электрическое поле в ячейке было близко к однородному. Между соседними сигнальными проволочками расположены потенциальные проволочки, которые служат для регулировки коэффициента газового усиления на сигнальных проволочках.

Вектор напряженности электрического поля перпендикулярен плоскости сигнальных проволочек. В постоянном продольном магнитном поле, в котором находится камера, дрейф электронов происходит под углом к плоскости проволочек. Этот угол между электрическим полем и направлением дрейфа электронов при движении в скрещенных полях называется углом Лоренца и для условий дрейфовой камеры детектора КМД-2 имеет довольно большую величину, $\alpha_{L} \approx 30^\circ$ .

В моделировании дрейфовая камера описана в виде цилиндра длиной 44 см, внутренним радиусом 2.05 см и внешним 30 см. Цилиндр заполнен веществом, параметры которого подобраны так, чтобы учесть газовую смесь и вещество всех проволочек, равномерно "размазанное" по объему камеры. Внешняя обечайка представляет собой трубу из стеклотекстолита толщиной 2 мм, внутренний радиус 29.5 см, длина 44 см. Торцевые фланцы также описаны в виде стеклотекстолитовых колец толщиной 10 мм, внутренний и внешний радиусы 2.3 см и 29.7 см, расположены фланцы на расстоянии 22.4 см по обе стороны от центра. Камера разбита на три слоя, каждый из которых разделен на ячейки. Как уже упоминалось, сами проволочки в моделировании не описаны.

Figure: Разбиение на чувствительные области ячеек первого, второго и третьего слоя дрейфовой камеры при угле Лоренца $\alpha_{L}~=~30^\circ$ .

[width=0.4]dc1.eps

[width=0.4]dc2.eps

[width=0.4]dc3.eps

Чувствительными элементами камеры являются области ячейки в форме трапеций, соответствующие каждой сигнальной проволочке (см. Рис. 3). Центр чувствительной области находится в точке расположения проволочки. Трапеция образуется двумя линиями, идущими под углом, равным углу Лоренца на расстоянии 3.3 мм по обе стороны от центра, а остальные размеры ограничиваются размерами ячейки. Вообще говоря, это даже не трапеция, а сумма двух трапеций по обе стороны от проволочки, которые не эквивалентны друг другу в случае крайних проволочек, когда линия, идущая под углом Лоренца, может пересечь верхнюю или нижнюю границу ячейки. Угол Лоренца и ширина чувствительной области задаются в специальной карте. Такой подход к описанию чувствительных областей, хотя и усложняет задание геометрии камеры, заметно упрощает вычисление времени дрейфа и амплитуды и представляется весьма естественным.

Трапецивидная область является основой для формирования записей о срабатываниях дрейфовой камеры. В такой записи, которая образуется отдельно для каждой заряженной частицы, проходящей через каждую чувствительную область, содержатся координаты пересечения частицей трапеции на входе и выходе из нее, время пролета частицы до попадания в область, номер проволочки, суммарная выделившаяся энергия внутри чувствительной области. При оцифровке события на основе информации, сохраненной в виде таких записей, формируется отклик дрейфовой камеры.

Расположение всех ячеек дрейфовой камеры показано на Рис. 4.