Le SVT [46, 47] sert `a d´etecter efficacement les particules charg´ees et `a reconstruire leur tra-jectoire au plus pr`es de la r´egion d’interaction, et `a d´eterminer ainsi les vertex de d´esint´egration. La mesure d’asym´etries d´ependant du temps n´ecessite une bonne reconstruction de la po-sition du vertex dans la direction longitudinale. La SVT est con¸cu pour avoir une r´esolution longitudinale de 80 µm, `a comparer au vol moyen du B qui est de ∼ 260 µm. Pour avoir une certaine sensibilit´e au vol du charme, la r´esolution transverse est de 100 µm
L’impulsion minimale des traces charg´ees d´etectable par la chambre `a d´erive est de 120 MeV/c. Entre 50 et 120 MeV/c, le SVT permet de d´etecter la pr´esence de ces traces avec une efficacit´e sup´erieure `a 70%.
Le SVT est aussi charg´e de fournir les mesures angulaires des directions des traces charg´ees, sa mesure ´etant plus pr´ecise que celle de la chambre. Cette mesure est cruciale pour la d´etermination de l’angle Cherenkov dans le DIRC.
L’acceptance angulaire du SVT est de 20◦ vers l’avant (position de B1) et de 30◦ vers l’arri`ere. Cette acceptance n’est pas sym´etrique car les traces sont ´emises pr´ef´erentiellement dans la direction du faisceau de PEP-II le plus ´energ´etique.
Enfin, le SVT ´etant soumis constamment au “bruit de fond machine” de PEP-II, il est con¸cu pour r´esister `a une radiation totale de 2 MRad, et est dot´e d’un syst`eme d’interruption des faisceaux en cas de radiation trop importante.
2.5.1 R´ealisation
Le SVT est compos´e de cinq couches de modules double face de d´etecteurs en silicium dont la r´esolution spatiale sur la position d’impact est de 10 `a 15 µm pour les trois couches internes (situ´ees dans un rayon compris entre 32 et 54 mm autour de l’axe des faisceaux), servant principalement `a la mesure du param`etre d’impact1, et de 40 µm pour les deux couches externes (situ´ees dans un rayon compris entre 91 et 144 mm), utilis´ees principalement pour la mesure angulaire et la reconstruction `a basse impulsion. Le SVT est attach´e au dipˆole B1. Il est donc li´e m´ecaniquement `a PEP-II et est ind´ependant de BABAR.
Chaque module est compos´e d’une s´erie de pistes capables de mesurer la position dans une seule direction. Les pistes sur les deux faces de chaque module sont orient´ees perpendiculai-rement, de mani`ere `a mesurer la position longitudinale (pistes z) et l’angle azimutal (pistes φ).
1Le param`etre d’impact est la distance de plus proche approche entre la trajectoire d’une particule charg´ee et l’axe des faisceaux (param`etre d’impact `a deux dimensions) ou le point d’interaction (param`etre d’impact `a trois
580 mm 350 mrad 520 mrad e e- + Beam Pipe Space Frame Fwd. support cone Bkwd. support cone Front end electronics
Fig.2.6 – Section longitudinale de l’architecture du SVT.
Les deux couches externes ont une forme arqu´ee, de mani`ere `a minimiser la quantit´e de sili-cium n´ecessaire pour r´ealiser la couverture angulaire et `a maximiser l’angle d’impact des traces. La forme du SVT n’est pas sym´etrique, en effet sa couverture angulaire est plus importante vers l’avant. Un sch´ema g´en´eral des 5 couches est donn´e Fig. 2.6 et 2.7.
Beam Pipe 27.8mm radius Layer 5a Layer 5b Layer 4b Layer 4a Layer 3 Layer 2 Layer 1
Fig. 2.7 – Section transverse de l’architecture du SVT.
Les trois couches internes sont compos´ees de 6 modules, la quatri`eme de 16 modules et la derni`ere de 18 modules. La couverture azimutale du SVT est totale. Ceci est r´ealis´e en inclinant les modules internes de 5◦ autour de leur axe longitudinal, et en pla¸cant les modules externes `a des distances radiales diff´erentes les uns des autres au sein d’une mˆeme couche, comme le montre la Fig. 2.7. Au total, l’acceptance du SVT couvre 90% de l’angle solide dans le syst`eme du centre de masse et le nombre de canaux de lecture est de 150 000.
La position de chaque module a ´et´e ´etudi´ee avec une sonde optique lors de l’assemblage du dimensions)
SVT. La pr´ecision de cet assemblage est de l’ordre de 200 µm. Pour atteindre les objectifs de r´esolution angulaire et de param`etre d’impact, un alignement sp´ecifique est n´ecessaire.
L’alignement du SVT est r´ealis´e en deux ´etapes. L’alignement interne consiste `a d´eterminer la position relative de chaque module par rapport `a ses voisins. Ces positions sont stables en fonction du temps et ne peuvent ˆetre modifi´ees que dans le cas d’op´erations sur le collisionneur ou sur le SVT lui-mˆeme. L’alignement global consiste `a d´eterminer la position du SVT par rapport `a la chambre `a d´erive, r´ef´erence du d´etecteur BABAR. Puisque le SVT n’est pas li´e m´ecaniquement au reste du d´etecteur, il peut bouger par rapport `a la chambre sur l’´echelle d’une journ´ee, selon la temp´erature ambiante par exemple. L’alignement global est donc refait pour chaque “run” (toutes les deux ou trois heures).
L’alignement interne consiste `a d´eterminer les positions des modules du SVT qui minimisent des r´esidus angulaires et de position obtenus sur des ´echantillons de contrˆole combinant des traces enregistr´ees lors de collisions et des rayons cosmiques.
Fig. 2.8 – Diff´erence entre les param`etres d’alignement local du SVT pour diff´erents jeux d’ali-gnement. Une entr´ee des histogrammes correspond `a un module du SVT. Comparaison de l’ali-gnement local du SVT aux mesures de la sonde optique effectu´ees lors de l’assemblage du SVT : (a), (b), (c). Comparaison entre deux alignements du SVT effectu´es sur des p´eriodes diff´erentes : (d), (e), (f). Les histogrammes gris´es contiennent les seules informations des trois premi`eres couches.
Il est possible de comparer les mesures initiales de la sonde optique avec les param`etres d’alignement d´etermin´es ainsi (voir Fig. 2.8.) L’alignement des trois couches internes est plus stable que celui des deux couches externes.
L’alignement global est r´ealis´e en consid´erant le SVT comme un solide ind´eformable, `a partir d’un ´echantillon de traces d´etect´ees dans le SVT et dans la chambre `a d´erive.
2.5.2 Performances
L’efficacit´e de d´etection de chaque module du SVT est d´etermin´ee en comptant les traces d´etect´ees et les traces traversant le d´etecteur. En moyenne, l’efficacit´e de d´etection des modules est de 97%, en excluant les modules en panne (voir Fig. 2.9.)
La r´esolution spatiale des modules individuels est ´evalu´ee en calculant des r´esidus sur un ´echantillon d’´ev`enements e+e−→ l+l−(l = e, µ) et est donn´ee sur la Fig. 2.10. Cette r´esolution
Fig. 2.9 – Efficacit´e de d´etecter les coordonn´ees φ et z pour des traces traversant les demi modules avant (a) et arri`ere (b), en fonction du num´ero de couche et du num´ero de module.
(a) z (b) φ
Fig. 2.10 – R´esolution des modules du SVT en fonction de l’angle d’incidence de la trace et du num´ero de couche pour la mesure longitudinale (a) et azimutale (b).
est en accord avec la r´esolution attendue par des simulations de Monte Carlo. La r´esolution pour les param`etres des traces peut ˆetre obtenue avec des rayons cosmiques. Pour des traces de haute impulsion (pt > 3 GeV/c) les r´esolutions sur les param`etres mesur´es par le SVT sont les suivantes :
σd0 = 23 µm σφ0 = 0.43 mrad (2.1)
σz0 = 29 µm σtan λ= 0.53 10−3 (2.2)
o`u d0 est la param`etre d’impact `a deux dimensions dans le plan transverse, z0 est la position longitudinale du point r´ealisant le param`etre d’impact, φ0 est l’angle azimutal et λ est l’angle de la trace par rapport `a l’axe z des coordonn´ees longitudinales.
Enfin, l’´energie d´epos´ee dans le SVT pour les particules charg´ees est mesur´ee dans chaque couche. La perte d’´energie par unit´e de longueur (dE/dx) ´etant reli´ee `a la masse des particules, il est possible d’utiliser le SVT pour les identifier. La r´esolution sur dE/dx est de 14%, ce qui permet une s´eparation pion/kaon sup´erieure `a 2σ pour des impulsions inf´erieures `a 500 MeV/c.