基于THGEM的数字强子量能器初步研究

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在未来的高能物理实验中,为了实现对Higgs粒子的精细测量,人们需要建立更高能量的对撞机,如ILC、CEPC等,强子量能器在其中扮演着重要角色。为了提高对jet的能量分辨率,一种高颗粒度的基于PFA算法的DHCAL(数字强子量能器)研究方案被提出,它的能量分辨率可以达到约30%/√E,能够区分W和Z。  从国际上提出的DHCAL研究方案来看,以气体探测器为主流,它主要包括GEM/THGEM、RPC等。目前国内THGEM气体探测器的制作工艺相当成熟,它具有高气体增益、相对价廉、耐打火以及亚毫米的空间分辨等优点而被广泛应用于大面积成像等多种场合。因此,一个基于THGEM气体探测器的DHCAL研究方案被提出。  本文对基于THGEM气体探测器的DHCAL可行性作了初步研究。一,基于Geant4我们构建了一个HCAL的小模型,初步作了stand-alone模拟。其中,HCAL的吸收体采用不锈钢铁,灵敏介质采用Ar/5%CO2,模拟时采用高能的π+粒子入射到HCAL小模型。我们初步讨论了几种情形时HCAL的能量分辨率:模拟数字读出、不同大小的读出单元以及设置单阈值3阈值等;二,在实验室用THGEM气体探测器测试了宇宙线μ子(MIPs)的响应,同时在北京试验束装置E3线上测试了THGEM气体探测器对p/π+的响应。实验结果表明THGEM气体探测器对μ子以及π+的探测效率在90%左右,而对p的探测效率>95%。  通过两部分的初步研究,基于THGEM气体探测器的DHCAL研究方案还是值得期待的,进一步的研究包括电子学、井型THGEM、全模拟等。
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