Micro strip gas chambers with gas electron multipliers and their application in the CMS experiment

Macke, Dirk; Flügge, Günter

doi:23357

Micro strip gas chambers with gas electron multipliers and their application in the CMS experiment

Macke, Dirk (Author)

2000

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Dirk Macke

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2000

Umfang135 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2000

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Flügge, Günter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2000-10-16

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-640
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/56294/files/Macke_Dirk.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Physik (frei) ; LHC (frei) ; Mikrostreifen-Gasdetektor (frei) ; Sekundärelektronenvervielfacher (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Mikrostreifengasdetektoren sind im letzten Jahrzehnt sehr populär geworden. Allerdings war ihre gute Ortsauflösung und hohe Ratenkapazität überschattet von Instabilitäten beim Betrieb mit hohen Teilchenflüssen. Da ein großer Teil der Spurkammer des neuen Compact Muon Solenoid (CMS) Detektors am Speicherring Large Hadron Collider (LHC) aus diesen Detektoren gebaut werden sollte, wurden verschiedene Ansätze zur Lösung dieses Problems untersucht. Diese Arbeit untersucht einen dieser Lösungsansätze: den Einbau eines Gaseous Electron Multipliers (GEM) als zweite Verstärkungsstufe in eine MSGC. Das Ziel war der Bau eines Detektors, der zuverlässig bei den für LHC erwarteten Teilchenraten von bis zu 10 4 Hz/mm 2 betrieben werden kann, ohne auf die Qualitäten einer MSGC – gute Ortsauflösung und hohe Nachweiseffizienz – einen negativen Einfluß zu haben. Solche Detektoren sind erfolgreich gebaut und stabil mit Teilchenflüssen bis zu 3x10 4 Hz/mm 2 betrieben worden. Eine Nachweiseffizienz von 99% bei einem Signal-zu-Rausch-Abstand von 18 wurde erreicht. Ortsauflösungen unter 40µm konnten erzielt werden. Ein kompletter Prototyp, basierend auf den Konstruktionsmerkmalen des CMS Vorwärts-Spurkammersystems, wurde gebaut und erfolgreich unter LHC-ähnlichen Bedingungen in Betrieb genommen.

Micro Strip Gas Chambers (MSGCs) have become a very popular type of gaseous detector throughout the last decade. However, its good spatial resolution and high rate capability was overshadowed by instabilities when operated in environments with a high particle flux. Since a major part of the tracking system of the upcoming Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider (LHC) was planned to be built based on this technology, considerable efforts have been taken to solve those difficulties. This thesis looks at one possible approach to get rid of high rate instabilities: the application of a Gaseous Electron Multiplier (GEM) as a second amplification stage for an MSGC. The design goal was to build a robust detector with the capability of operating safely in the harsh LHC environment with expected particle fluxes up to 10 4 Hz/mm 2 while maintaining the full MSGC performance in terms of spatial resolution and detection efficiency. Such detectors have been successfully built. Stable operation with particle fluxes up to 3x10 4 Hz/mm 2 could be shown. Full detection efficiency of 99% has been reached at a signal to noise ratio of 18. A spatial resolution of better than 40µm has been achieved. A full scale detector in the CMS baseline design for the forward tracker has been realised and successfully tested in LHC-like conditions.

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