Physics

Study of PbWO$_4$ crystal for ePIC EmCal prototype

[Исследование кристалла PbWO$_4$ для прототипа электромагнитного калориметра EmCal детектора ePIC]

A. S. Hakobyan, D. G. Khurshudyan, A. G. Mkrtchyan

A. Alikhanian National Science Laboratory, Yerevan Physics Institute, Armenia

Аннотация: В исследовании представлена характеристика кристаллов PbWO$_4$, предназначенных для прототипа электромагнитного калориметра EmCal детектора ePIC, который строится на электронно-ионном коллайдере в Брукхейвенская национальной лаборатории в США. Измерения проводились на 20 кристаллах, произведенных компанией "$\mathrm{Crytur}$", каждый из которых затем был тщательно исследован под микроскопом. Измерения поперечной прозрачности проводились в центре кристаллов, а также для изучения однородности в нескольких фиксированных точках, равноудаленных от центра в правую и левую стороны. Средняя прозрачность кристаллов составляет 21,3; 65,6 и 71,7$\%$ для длин волн 360, 440 и 600 $nm$ соответственно. Измерения пропускания, повторенные 10 раз в центре каждого кристалла, показывают, что точность наших измерений превышала 10$\%.$ Световой выход PbWO$_4$ оценивался в среднем 16 $pe/MeV.$ Оптические характеристики кристаллов "$\mathrm{Crytur}$" соответствуют требованиям электромагнитного калориметра EIC. После проведения всех необходимых измерений были отобраны 16 кристаллов в хорошем состоянии для прототипа калориметра. Был спроектирован, построен и испытан с космическими мюонами прототип EmCal размером $4 \times 4.$

Ключевые слова: $\mathrm{PbWO}_4$ Crystals, Electromagnetic Calorimeter, ePIC Detector, Transparency Measurements, Light Yield, Radiation Hardness, Crystal Characterization, Electron-Ion Collider, Optical Properties

MSC: 78-05, 78A40

Поступила в редакцию: 30.01.2025
Исправленный вариант: 17.02.2025
Принята в печать: 03.03.2025

Язык публикации: английский

DOI: 10.46991/PYSUA.2025.59.1.020