German Title: Aufbau und Leistungsmerkmale des ALICE Übergangsstrahlungsdetektors

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Abstract

The Transition Radiation Detector (TRD) has been designed to identify electrons in the pion dominated background of heavy-ions collisions. As electrons do not interact strongly, they allow to probe the early phase of the interaction. As trigger on high-pt e+e- pairs within 6.5 microseconds after collision, the TRD can initiate the readout of the Time Projection Chamber (TPC). The TRD is composed of 18 super modules arranged in a barrel geometry in the central part of the ALICE detector. It offers almost 1.2 million readout channels on a total area of close to 700 m². The particle detection properties of the TRD depend crucially on details in the design of the cathode pad readout plane. The design parameters of the TRD readout pad plane are introduced and analysed regarding their physical properties. The noise patterns observed in the detector can be directly linked to the static pad capacitance distribution and corrected for it. A summary is then given of the TRD services infrastructure at CERN: a 70kW low voltage system, a 1080 channel 2.5 kV high voltage setup and the Ethernet network serving more than 600 nodes. Two beam tests were conducted at the CERN PS accelerator in 2004 and 2007 using full sized TRD chambers from series production. Details on the setups are presented with particular emphasis on the custom tailored data acquisition systems. Finally the performance of the TRD is studied, focusing on the pion rejection capability and the excellent position resolution.

Translation of abstract (German)

Der Übergangsstrahlungsdetektor (TRD) wurde konstruiert, um bei Schwerionenkollisionen Elektronen in dem von Pionen dominierten Untergrund zu identifizieren. Da Elektronen nicht stark wechselwirken, ermöglichen sie einen Einblick in den Anfangszustand der Teilchenkollision. Als Trigger auf e+e- Paare mit hohem Transversalimpuls kann der TRD 6,5 Mikrosekunden nach der Kollision die Auslese der Zeitprojektionskammer (TPC) auslösen. Der TRD besteht aus 18 Supermodulen, die zylinderförmig im Zentralbereich des ALICE Detektors angeordnet sind, und bietet nahezu 1,2 Millionen Auslesekanäle auf einer Gesamtfläche von knapp 700 m². Es werden die Designparameter der Auslesepadebene vorgestellt und deren physikalische Eigenschaften analysiert. Das im Detektor beobachtete Rauschen kann direkt mit der statischen Kapazitätsverteilung der Pads in Verbindung gesetzt und korrigiert werden. Es folgt ein Überblick über die TRD Infrastruktur am CERN: ein 70kW Niedrigspannungssystem, ein 2,5kV Hochspannungssystem mit 1080 Kanälen und ein 600 Knoten umfassendes Ethernet Netzwerk. Serienproduzierte TRD Module wurden jeweils 2004 und 2007 am CERN PS Beschleuniger im Teilchenstrahl getestet. Details der Testaufbauten werden präsentiert, ebenso wie die dafür massgeschneiderten Datennahmesysteme. Zum Schluss wird die Effizienz des TRD analysiert, mit besonderem Augenmerk auf die Fähigkeit, Pionen korrekt von Elektronen zu unterscheiden, und auf die hervorragende Ortsauflösung.