Monitorování polohy zrcadel v detektoru Čerenkovova záření
Title Alternative:Online monitoring mirrors in detector of Cherenkov´s radiation
Loading...
Date
2008
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická Univerzita v Liberci
Abstract
Detektor RICH-1 experimentu COMPASS v CERN na urychlovači SPS je velice složitý detektor Čerenkovova záření, užívající plyn C4F10 jako aktivní médium, které vytváří Čerenkovův efekt. RICH-1 obsahuje dva odrazné sférické povrchy s celkovou plochou 21m2, umístěnou uvnitř detektoru současně s plynem C4F10. Sférické povrchy se skládají ze 68 šestiúhelníkových a 48 pětiúhelníkových zrcadel, kde každé zrcadlo má možnost samostatného nastavení náklonu. Před počátkem měření v RICH-1 by mělo být každé zrcadlo přesně nastaveno do požadovaných poloh, aby nedocházelo k nepřesnostem v měření. S ohledem na vnější vlivy - vibrace, změny teplot, změny hydrostatického tlaku, dochází k narušení přesného nastavení zrcadel. Tyto výchylky zrcadel bylo nemožné monitorovat a kontrolovat během získávání dat při chodu experimentu v rozmezí 6 - 8 měsíců v roce. S ohledem na tyto příčiny vychýlení zrcadel byla užita a navrhnuta metoda stálého monitorování zrcadel. V ohniskových vzdálenostech zrcadel uvnitř detektoru byla umístěna čtvercová síť, vyrobená z reflexních proužků, které jsou osvětleny vysoce svítivými LED diodami. Obrázek této sítě se odráží ve sférických zrcadlech a je snímaný čtyřmi fotoaparáty s velmi vysokým rozlišením. Každé minimální vychýlení zrcadel od jejich nastavené polohy, vytvoří nespojitost čar v obrazu snímaným fotoaparáty a tím přímo odhalí jednotlivá, nesprávně nastavená zrcadla. Měření může poskytovat informaci o absolutní odchylce zrcadla s přesností na 0,1 mrad pomocí analýzy obrazu v subpixelovém rozlišení. Byla provedena nezávislá kontrola a kalibrace této měřící metody ve fyzikální laboratoři. Kontrola se skládala z testování fotoaparátu s objektivem, reflexní sítě a osvětlení reflexní sítě. Kalibrace této metody ve fyzikální laboratoři byla provedena pro první kvadrant v detektoru RICH-1 tj. 30 poloh zrcadla vůči prvnímu fotoaparátu, s použitím laserového interferometru. Ostatní polohy zrcadel vůči zbylým fotoaparátům jsou stejné, pouze jen zrcadlově obráceny.
The detector RICH-1 of the COMPASS experiment at CERN SPS is a large size gaseous Cherenkov detector using C4F10 as radiator gas, with 2 reflecting spherical surfaces, covering a total area of about 21 m2 hosted in the radiator vessel. The segmented surfaces are formed by 68 hexagonal and 48 pentagonal mirrors, with individual degrees of freedom for angular adjustment. They had been carefully adjusted before the start of the experiment data taking, but the influence of external vibrations, temperature fluctuation and hydrostatic pressure due to the radiator gas cause the misalignments of some mirrors. There was no possibility to check and monitor this effect during the data taking period of typically 6-8 months. An original method was applied for on-line mirror alignment monitoring. The rectangular grid, placed near the focal plane of mirror wall inside the detector vessel, is made of reflecting strips. It is illuminated by high luminosity LEDs. The images of this grid, reflected by the spherical mirrors, are collected by four high resolution cameras. Small tilts of a mirror create discontinuities of grid line images, reflected by adjacent mirrors. This observed shift of line images provides the direction and amount of the mirror tilt. The measurement can give information about the absolute tilt with an accuracy of 0.1 mrad via image analysis with sub-pixel resolution. An independent check and calibration of this method was performed in laboratory for all the 30 possible relative mirror-camera positions of a RICH-1 quadrant, using, as reference, a laser interferometer.
The detector RICH-1 of the COMPASS experiment at CERN SPS is a large size gaseous Cherenkov detector using C4F10 as radiator gas, with 2 reflecting spherical surfaces, covering a total area of about 21 m2 hosted in the radiator vessel. The segmented surfaces are formed by 68 hexagonal and 48 pentagonal mirrors, with individual degrees of freedom for angular adjustment. They had been carefully adjusted before the start of the experiment data taking, but the influence of external vibrations, temperature fluctuation and hydrostatic pressure due to the radiator gas cause the misalignments of some mirrors. There was no possibility to check and monitor this effect during the data taking period of typically 6-8 months. An original method was applied for on-line mirror alignment monitoring. The rectangular grid, placed near the focal plane of mirror wall inside the detector vessel, is made of reflecting strips. It is illuminated by high luminosity LEDs. The images of this grid, reflected by the spherical mirrors, are collected by four high resolution cameras. Small tilts of a mirror create discontinuities of grid line images, reflected by adjacent mirrors. This observed shift of line images provides the direction and amount of the mirror tilt. The measurement can give information about the absolute tilt with an accuracy of 0.1 mrad via image analysis with sub-pixel resolution. An independent check and calibration of this method was performed in laboratory for all the 30 possible relative mirror-camera positions of a RICH-1 quadrant, using, as reference, a laser interferometer.
Description
katedra: KFY;