Searching for centers of point emissions on the cathode of a multiwire proportional chamber via atomic force microscopy

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Spontaneous self-sustained currents on the cathodes of multiwire proportional chambers pose a problem for detectors in experiments at the Large Hadron Collider with prolonged exposure to radiation. The nature of spontaneous currents is studied using samples of a chamber cathode on which such currents occurred. A set of atomic force microscopy procedures for detecting and studying point emission centers is developed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. E. Gavrilov

B. P. Konstantinov Petersburg Nuclear Physics Institute of National Research Center “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: gavrilov_ge@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188350

М. E. Buzoverya

Russian Federal Nuclear Center — All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Email: gavrilov_ge@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Sarov, 607189

A. Yu. Arkhipov

Russian Federal Nuclear Center — All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Email: gavrilov_ge@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Sarov, 607189

A. A. Dzyuba

B. P. Konstantinov Petersburg Nuclear Physics Institute of National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: gavrilov_ge@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188350

I. A. Karpov

Russian Federal Nuclear Center — All-Russian Research Institute of Experimental Physics

Email: gavrilov_ge@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Sarov, 607189

O. E. Maev

B. P. Konstantinov Petersburg Nuclear Physics Institute of National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: gavrilov_ge@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188350

M. V. Suyasova

B. P. Konstantinov Petersburg Nuclear Physics Institute of National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: gavrilov_ge@pnpi.nrcki.ru
Russian Federation, Gatchina, 188350

References

  1. The LHCb collaboration // JINST. 2008. V. 3. Art. No. S08005.
  2. The CMS collaboration // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2002. V. 494. P. 504.
  3. Agosteo S., Alteri S., Belli G. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2000. V. 452. P. 94.
  4. Suvorov V., Schneider T., Schmidt B. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2003. V. 515. P. 220.
  5. Malter L. // Phys. Rev. 1936. V. 50. P. 48.
  6. Albicocco F.P., Anderlini L., Anelli M. et al. // JINST. 2019. V. 14. Art. No. P11031.
  7. Capeans M. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2003. V. 515. P. 73.
  8. Va’vra J. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2003. V. 515. P. 1.
  9. Flora M. Li., Waddingham R., Milne W.I. et al. // Thin Solid Films. 2011. V. 520. P. 1278.
  10. Hurley R.E., Dooley P.J. // J. Physics D. 1977. V. 10. P. 195.
  11. Ferguson T., Gavrilov G., Korytov A. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2002. V. 488. P. 240.
  12. Acosta D., Apollinari G., Arisaka K. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2003. V. 515. P. 226.
  13. Belostotski S., Frullani S., Gavrilov G. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2008. V. 591. No. 2. P. 353.
  14. Захидов А.А., Образцов А.Н., Волков А.П., Ляшенко Д.А. // ЖЭТФ. 2005. Т. 127. № 1. С. 100.
  15. Иванов А.И., Небогатикова Н.А. и др. // ФТП. 2017. Т. 51. № 10. С. 1357.
  16. Acosta D., Appolinari G., Arisaka K. et al. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A. 2003. V. 515. P. 226.
  17. Бузоверя М.Э., Завьялов Н.В., Карпов И.А. и др. // Ядерн. физ. и инж. 2018. Т. 9. № 4. С. 328; Buzoverya M.E., Zavyalov N.V., Karpov I.A. et al. // Phys. Atom. Nucl. 2019. V. 82. No. 9. P. 329.
  18. Arkhipov A.A., Buzoverya M.E., Karpov I.A. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 11. P. 1737.
  19. Krel S.I., Arkhipov A.V., Gabdullin P.G. et al. // Fuller. Nanotub. 2012. V 20. No. 4—7. P. 468.
  20. Ferrari A.C., Meyer J.C., Scardaci V. et al. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. Art. No. 187401.
  21. Burnham N., Colton R.J. // J. Vac. Sci. Technol. 1989. A. V. 7. Р. 2906.
  22. Jin-Wu Jiang // Phys. Rev. B. 2009. V. 80. Art. No. 113405
  23. Obraztsov A.N., Zolotukhin A.A., Ustinov A.O. // Carbon. 2003. V. 41. No. 4. P. 836.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Cathode panel after disassembling the MPC. The area where the electron emission center is located is highlighted with white lines. Insert - samples of the cathode surface.

Download (135KB)
3. Fig. 2. Raman spectra at different points on the surface of cathode samples: a — Raman spectra in the range of 0–3200 cm-1, where nanocarbon structures indicating the presence of emission centers were detected; b — the same Raman spectra in the range of 1400–3200 cm-1; c — Raman spectrum at point (point 139), where the G peak at 1582 cm-1 was identified with 4s reliability.

Download (353KB)
4. Fig. 3. AFM scan (10×10 μm) of the surface in the emission zone, the crosshairs mark the emission region (a); surface profile in the emission zone, the arrow indicates the position of the detected emission formation (b); spreading currents in the emission zone (c), the arrow shows the point where the resistive shift of the I-V characteristic was detected; two I-V curves in the voltage range from –10 V to +10 V (d): the lower curve is an increase in U, the upper curve is a decrease in U. In the range of U ~ 2—7 V, a bipolar resistive shift and peaks of negative differential resistance are visible.

Download (420KB)
5. Fig. 4. Force curves measured at different points. Left: force curve at a point (insert — white square) in the region of increased spreading currents. Young's modulus is 1012 Pa. Right: typical force curve for points (insert — blue squares) remote from the region of increased induction currents. Young's modulus at these points is ~ 1.55 109 Pa.

Download (395KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».