Российские физики создают стенд для радиационных исследований детекторов, работающих в коллайдерах

Новосибирск. 14 мая. ИНТЕРФАКС - Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с Физическим институтом им. П.Н.Лебедева РАН (ФИАН) запланировали совместное развитие инфраструктуры и методической базы исследований радиационного старения кремниевых фотоумножителей, сообщает пресс-служба ИЯФ СО РАН.

"Последние являются чувствительными элементами для регистрации фотонов и широко используются в системах современных детекторах для физики элементарных частиц (ФЭЧ). Договор находится на стадии подписания", - говорится в сообщении.

Основной вклад в радиационную нагрузку на работающих коллайдерах дают быстрые нейтроны с энергиями порядка 10-20 МэВ, разрушающие материал детекторов.

Одним из примеров такого разрушающего воздействия является изменение характеристик ключевых чувствительных приборов, широко использующихся в системах детекторов (системы идентификации частиц, калориметры и т.д.) - твердотельных фотоумножителей на основе кремния, или SiPM (Silicon PhotoMultiplier), которые способны регистрировать отдельные фотоны.

SiPM при поглощении фотонов, с некоторой достаточно высокой вероятностью, формирует токовый импульс, который затем регистрируется специальной электроникой, однако под воздействием облучения потоком нейтронов SiPM со временем утрачивает свои свойства.

По словам специалистов, пока что повысить радиационную стойкость кремниевых фотоумножителей невозможно, поэтому необходимо сохранять параметры повреждаемых радиацией устройств.

Тесты по радиационному старению необходимы для оценки способности материалов сохранять свойства под воздействием ионизирующего излучения.

Отмечается, что ранее в ИЯФ СО РАН был разработан и реализован первый вариант стенда для проведения подобных экспериментов на базе установки VITA - источника нейтронов на основе ускорителя-тандема с вакуумной изоляцией и литиевой нейтрон-генерирующей мишени для бор-нейронозахватной терапии.

Кроме того, в 2022 году специалисты ИЯФ СО РАН облучали потоком нейтронов оптоволокно, которое предполагают использовать для калибровки детектора CMS Большого адронного коллайдера, когда он начнет работать в новом режиме высокой светимости, пластины карбида бора для экспериментального термоядерного реактора ITER.

В 2023 году после прекращения сотрудничества с коллаборацией CMS было принято решение попробовать реализовать стенд для исследования радиационного старения SiPM с использованием полученного опыта работы на VITA.

В России тематикой твердотельных фотоумножителей занимаются в том числе в лаборатории оптоэлектроники ФИАН. Здесь специалисты проводят экспериментальные исследования SiPM, разрабатывают методики их измерений и вероятностные моделей процессов детектирования в таких устройствах.

Самое важное и интересное — "Интерфакс-Россия" в Мax