El TAS


TAS Display

Cuatro de los diez rayos laser del TAS vistos por el Sistema de Monitorización del Detector de Trazas.

El Sistema de Alineamiento del Detector de Trazas (TAS) comprueba la estabilidad de de su alineamiento.

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¿Para qué necesitamos el TAS?

Para medir la longitud de un objeto tenemos que asegurarnos de que conocemos la posición del comienzo de la cinta métrica. De otro modo cometeríamos un sesgo en la medida (error sistemático).

TEsto también es cierto para los Detectores de Trazas utilizados en Física de Altas Energías. En estos sistemas, la trayectoria de las partículas se determina a partir de las medidas de las posiciones de las señales dejadas en diferentes módulos y es esencial conocer la posición relativa de cada uno de ellos. Para solucionar este problema, el STD de AMS se ha calibrado utilizando un haz recto de protones del SPS (CERN). Este haz se utilizó como referencia y con él se determinaron las traslaciones y rotaciones relativas de todos los módulos del Detector de Trazas. Este procedimiento se denomina alineamiento.

Misalignments can introduce systematic errors which could dominate the error on the measurement of the rigidity. In space the situation is much more difficult because thermal condition may change rapidly and some mechanical deformation can occur.Un mal alineamiento puede originar errores sistemáticos que dominen la precisión que tenemos en la medida de la rigidez. En el espacio, la situación es mucho más complicada porque las condiciones térmicas cambian rápidamente y se pueden producir deformaciones mecánicas.

El sistema TAS proporciona un control rápido y fiable de la estabilidad geométrica del Detector de Trazas durante el tiempo de operación de AMS-02 de modo que podemos controlar y corregir las desalineaciones del detector.

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¿Cómo funciona el TAS?

El TAS proporciona unas señales ópticas, generadas mediante haces láser, que simulan partículas con trayectorias rectas (de rigidez infinita). Las posiciones de los haces láser se pueden reconstruir con mejor precisión que la de las posiciones de una partícula cargada. De hecho, con el láser podemos controlar variaciones en la geometría del Detector de Trazas con una precisión mejor que 5 µm.

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¿Cómo está construido el TAS?

El STD de AMS-02 está equipado con 2×10 haces para controlar el alineamiento (10 dirigidos hacia la parte superior y 10 hacia la inferior). Los fotones de estos haces están generados mediante unos diodos láser situados fuera del volumen del STD (arriba y abajo). La longitud de onda de estos haces es de 1082 nm (banda infrarroja) y ha sido escogida de modo que puedan penetrar a la vez las 8 capas de Si del STD ionizando cada una de ellas Los sensores del STD en los haces de alineamiento están equipados con una protección antirreflectante (SiO₂ y Si₃N₄) optimizada para la longitud de onda escogida (reflectividad residual ~ 1%) con objeto de reducir la fuerte atenuación producida por el alto índice de refracción del sílicio.

El sistema de control del alineamiento del Detector de Trazas basado en haces de luz láser infrarroja satisface los requisitos para un experimento en el espacio. Es ligero (3 kg), de bajo consumo (1 mW) y proporciona una precisión mejor que la resolución intrínseca del STD. Basados en la experiencia de AMS, se ha desarrollado un sistema similar para el Detector de Trazas de Silicio más grande jamás construido para un experimento en tierra: el Detector de Trazas de CMS para el LHC.

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Para saber más:

» La página del ACC-TRD-TAS de AMS (Aachen)

» Error sistemático (Wikipedia)

» Láser (Wikipedia)

» La página de CMS