Les nouveaux detecteurs de traces a D

En vue du Run II, D s'est dote d'un ensemble de reconstruction des traces, insere a l'interieur d'un nouvel aimant soleno(dal. Pour compenser le faible volume disponible a l'interieur du calorimetre, l'aimant engendre un champ magnetique intense de 2 T. Le nouvel ensemble repond a la necessite de maintenir une large acceptance, jusqu'a j



j 1

:

5 pour la reconstruction des traces et leur mise en co(ncidence avec le calorimetre et les chambres a muons jusqu'aj



j2

:

0 pour le detecteur de vertex an de couvrir la large region lumineuse prevue pour les collisions. Enn les materiaux sont choisis an de supporter les hautes doses de radiation prevues pour le Run II. Les caracteristiques de ces nouveaux detecteurs sont reportees Table 9 et une vue schematique de l'ensemble est presentee Fig. 3.30.

Detecteur a Fibres CFT

Rayon 11 a 50 cm

Nb supercouches 8 - coordonnees lecture face 1: r;



- coordonnees stereo face 2: r;uv (1

:

50) Fibre lecture WLS diametre 835

m Resolution / doublet 100

m Couverture rapidite j



j1

:

6 Nb canaux 71,680 Epaisseur materiau 0.013 X0 Detecteur Vertex SMT Rayon 2.7 a 9.5 cm

Nb couches 4 dont 2 double face - coordonnees lecture face 1: r;



/ 4 couches - coordonnees stereo face 2: r;uv (20) couches 1 et 3 Pistes de lecture 50

m

Resolution / mesure 12

m (axiale) Longueur totale 96.0 cm Couverture rapidite j



j2

:

0

Nb canaux 793,000

Epaisseur materiau 0.035 X0

Table 9: Caracteristiques des nouveaux detecteurs de traces de D. Les disques Silicium sont repertories dans le texte.

Le detecteur a bres scintillantes (CFT)

Le detecteur a bres scintillantes 25], qui couvre la region de rapidite j



j

<

1

:

5, a un rayon interieur de 11 cm et exterieur de 50 cm. Il est compose de 8 cylindres en bres de carbone sur lesquels sont xees trois epaisseurs de bres scintillantes formant une supercouche. La bre est un scintillateur plastique (polyvinylbenzene) de 835

m

de diametre permettant la scintillation dans l'ultra-violet par "uorescence, tandis que la presence de composes a base de "uor accroissent la longueur d'onde dans le visible a 510 nm 26]. Chaque bre scintillante est couplee a une bre transportant la lumiere verte jusqu'a un Photo-Compteur qui assure la conversion des photons en signal de charge. Le Photo-Compteur de Lumiere Visible VLPC 27] (Visible Light Photo Counter) utilise assure une excellente ecacite quantique de 80% a ces longueurs d'onde et des gains s'etendant de 10000 a 50000. Le VLPC fonctionne a des temperatures comprises entre 6-13K an de reduire le bruit thermique et necessite donc l'utilisation d'un systeme de refroidissement cryogenique.

Figure 3.30: Schema representant les detecteurs de

traces dans D Figure 3.31: Installation du detecteur CFT a

l'interieur du cryostat du calorimetre

La necessite d'une reconstruction tridimensionnelle des trajectoires conditionne la structure des supercouches: la premiere couche de bres est alignee selon l'axe du faisceau, tandis que les deux autres forment un angle de +1

:

5o et ;1

:

5o avec la premiere. Le CFT permet ainsi la recon-struction d'un maximum de 16 points en 3D par trajectoire. Les tests faisceaux montrent que pour une particule chargee, en moyenne 8.5 photo-electrons par bre sont mesures. L'ecacite de detection est ainsi determinee a plus de 99%, pour une resolution spatiale sur des doublets

de bres meilleure que 100

m.

Il est a noter que la rapidite des processus physiques de scintillation dans le plastique (1 a 10 ns) et du transfert le long de la cha^ne d'acquisition permet d'utiliser les informations sur les traces des le premier niveau de declenchement. La m^eme technologie est utilisee pour les pre-echantillonneurs, pour lesquels les gains eleves des VLPC permettent une reconstruction de l'energie deposee avec une bonne resolution.

Le detecteur de Vertex (SMT)

Le detecteur de Vertex 28] installe a D s'etend sur une longueur de 64 cm, appropriee a la grande region lumineuse. Sa structure centrale est composee de 6 modules formes chacun d'un tonneau et d'un disque. Chaque tonneau est constitue de suports en Beryllium pouvant accueillir 4 couches de detecteurs Silicium, de rayons 2.7, 4.5, 6.6 et 9.5 cm. Les couches 1 et 3 sont composees d'une face recouverte de pistes permettent la mesure en r;



. Les couches 2 et 4 sont formees d'une face permettant la mesure en r;



et d'une autre sur laquelle les pistes forment entre elles un angle stereo de 2o. Cet assemblage permet une reconstruction des points d'impact en 3 dimensions. Chaque tonneau est ferme par un disque decoupe en 12 sections et recouverts de deux couches de detecteurs Silicium faisant un angle de 30o entre elles. Une vue globale est representee Fig.3.32.

Figure 3.32: Vue du detecteur de Vertex a D . Compose de 6 modules centraux couvrant 35 cm de part et d'autre du point d'interaction, et de 16 disques dans la region avant-arriere

Les modules centraux sont completes par un ensemble de 10 disques perpendiculaires a l'axe du faisceau situes a des distances s'echelonnant entre 45 cm et 126 cm de part et d'autre du point de collision. Ils assurent la couverture jusqu'a un angle de j



j= 3 en rapidite.

La charge deposee sur chaque piste en Silicium est collectee par un canal individuel et traitee par un circuit integre SVX-II monte sur le detecteur. Ce circuit integre assure le traitement du signal

analogique ainsi que sa numerisation, et envoie l'information avec une frequence de 53 MBytes aux cartes meres et aux premiers niveaux de declenchement. Cette conguration permet de soutenir un taux de declenchement de 10 kHz au niveau 1 avec un temps mort minimal. La numerisation et la lecture des informations prend environ 10

s apres la decision du niveau 1. Les informations du SMT sont alors disponibles des le niveau 2 de declenchement et permettent la denition d'un declenchement base sur les parametres d'impact.

Performances des detecteurs de traces

L'ecacite de reconstruction des traces est de plus de 95% dans la region centrale j



j

<

1

:

5 pour des particules d'impulsion superieure a 1.5 GeV/c. En de#ca, les particules tendent a spiraler avec un rayon de courbure n'impliquant plus qu'un nombre reduit de points dans les couches du CFT. La resolution sur l'imupulsion transverse est representee Fig. 3.33 pour des muons de 5 a 200 GeV/c, et un resultat de

p

=

p2T0

:

2% (combinaison CFT+SMT) est obtenu pour des traces de faible impulsion. La resolution sur la mesure du parametre d'impact s'echelonne de 15 a 30

m en r



en fonction de la pseudo-rapidite et pour dierentes valeurs de l'impulsion transverse, comme indique Fig. 3.34. La resolution sur la reconstruction des vertex secondaires, basee sur des traces a haut parametre d'impact, est de l'ordre de 40

m dans le plan r;



et 100

m dans le plan r;z. Ces performances dependent de la multiplicite de traces de l'evenement, les resultats etant sensiblement meilleurs pour les evenements tt que pour des bb.

Figure 3.33: Resolution sur la mesure des moments

transverses en fonction de l'impulsion des traces Figure 3.34: Resolution sur la mesure du parametre

d'impact en fonction de la pseudo-rapidite.

Dans le document Recherche du Higgs au Tevatron (Page 37-40)