Dose rate effects in the radiation damage of the plastic scintillators of the CMS hadron endcap calorimeter

Journal Article · Fri Oct 07 00:00:00 EDT 2016 · Journal of Instrumentation

DOI: https://doi.org/10.1088/1748-0221/11/10/T10004 · OSTI ID:1346383

Khachatryan, V.; Sirunyan, A. M.; Tumasyan, A.; Litomin, A.; Mossolov, V.; Shumeiko, N.; Klundert, M. Van De; Haevermaet, H. Van; Mechelen, P. Van; Spilbeeck, A. Van; Alves, G. A.; Júnior, W. L. Aldá; Hensel, C.; Carvalho, W.; Chinellato, J.; Martins, C. De Oliveira; Figueiredo, D. Matos; Herrera, C. Mora; Nogima, H.; Silva, W. L. Prado Da ; Manganote, E. J. Tonelli; Pereira, A. Vilela; Finger, M.; Jr., M. Finger; Jain, S.; Khurana, R.; Adamov, G.; Tsamalaidze, Z.; Behrens, U.; Borras, K.; Campbell, A.; Costanza, F.; Gunnellini, P.; Lobanov, A.; Melzer-Pellmann, I. -A.; Muhl, C.; Roland, B.; Sahin, M.; Saxena, P.; Hegde, V.; Kothekar, K.; Pandey, S.; Sharma, S.; Beri, S. B.; Bhawandeep, B.; Chawla, R.; Kalsi, A.; Kaur, A.; Kaur, M.; Walia, G.; Bhattacharya, S.; Ghosh, S.; Nandan, S.; Purohit, A.; Sharan, M.; Banerjee, S.; Bhattacharya, S.; Bhowmik, S.; Chatterjee, S.; Das, P.; Dewanjee, R. K.; Jain, S.; Kumar, S.; Maity, M.; Majumder, G.; Mandakini, P.; Patil, M.; Sarkar, T.; Saikh, A.; Sezen, S.; Juodagalvis, A.; Afanasiev, S.; Bunin, P.; Ershov, Y.; Golutvin, I.; Malakhov, A.; Moisenz, P.; Smirnov, V.; Zarubin, A.; Chadeeva, M.; Chistov, R.; Danilov, M.; Popova, E.; Rusinov, V.; Andreev, Yu.; Dermenev, A.; Karneyeu, A.; Krasnikov, N.; Tlisov, D.; Toropin, A.; Epshteyn, V.; Gavrilov, V.; Lychkovskaya, N.; Popov, V.; Pozdnyakov, I.; Safronov, G.; Toms, M.; Zhokin, A.; Flacher, H.; Baskakov, A.; Belyaev, A.; Boos, E.; Dubinin, M.; Dudko, L.; Ershov, A.; Gribushin, A.; Kaminskiy, A.; Klyukhin, V.; Kodolova, O.; Lokhtin, I.; Miagkov, I.; Obraztsov, S.; Petrushanko, S.; Savrin, V.; Snigirev, A.; Andreev, V.; Azarkin, M.; Dremin, I.; Kirakosyan, M.; Leonidov, A.; Terkulov, A.; Bitioukov, S.; Elumakhov, D.; Kalinin, A.; Krychkine, V.; Mandrik, P.; Petrov, V.; Ryutin, R.; Sobol, A.; Troshin, S.; Volkov, A.; Adiguzel, A.; Bakirci, N.; Cerci, S.; Damarseckin, S.; Demiroglu, Z. S.; Dozen, C.; Dumanoglu, I.; Eskut, E.; Girgis, S.; Gokbulut, G.; Guler, Y.; Hos, I.; Kangal, E. E.; Kara, O.; Topaksu, A. Kayis; Kiminsu, U.; Oglakci, M.; Onengut, G.; Ozdemir, K.; Ozturk, S.; Polatoz, A.; Cerci, D. Sunar; Tali, B.; Topakli, H.; Turkcapar, S.; Zorbakir, I. S.; Zorbilmez, C.; Bilin, B.; Isildak, B.; Karapinar, G.; Guler, A. Murat; Ocalan, K.; Yalvac, M.; Zeyrek, M.; Gülmez, E.; Kaya, M.; Kaya, O.; Yetkin, E. A.; Yetkin, T.; Cankocak, K.; Sen, S.; Boyarintsev, A.; Grynyov, B.; Levchuk, L.; Popov, V.; Sorokin, P.; Borzou, A.; Call, K.; Dittmann, J.; Hatakeyama, K.; Liu, H.; Pastika, N.; Charaf, O.; Cooper, S. I.; Henderson, C.; Rumerio, P.; West, C.; Arcaro, D.; Gastler, D.; Hazen, E.; Rohlf, J.; Sulak, L.; Wu, S.; Zou, D.; Hakala, J.; Heintz, U.; Kwok, K. H. M.; Laird, E.; Landsberg, G.; Mao, Z.; Gary, J. W.; Shirazi, S. M. Ghiasi; Lacroix, F.; Long, O. R.; Wei, H.; Bhandari, R.; Heller, R.; Stuart, D.; Yoo, J. H.; Apresyan, A.; Chen, Y.; Duarte, J.; Spiropulu, M.; Winn, D.; Abdullin, S.; Banerjee, S.; Chlebana, F.; Freeman, J.; Green, D.; Hare, D.; Hirschauer, J.; Joshi, U.; Lincoln, D.; Los, S.; Pedro, K.; Spalding, W. J.; Strobbe, N.; Tkaczyk, S.; Whitbeck, A.; Linn, S.; Markowitz, P.; Martinez, G.; Bertoldi, M.; Hagopian, S.; Hagopian, V.; Kolberg, T.; Baarmand, M. M.; Noonan, D.; Roy, T.; Yumiceva, F.; Bilki, B.; Clarida, W.; Debbins, P.; Dilsiz, K.; Durgut, S.; Gandrajula, R. P.; Haytmyradov, M.; Khristenko, V.; Merlo, J. -P.; Mermerkaya, H.; Mestvirishvili, A.; Miller, M.; Moeller, A.; Nachtman, J.; Ogul, H.; Onel, Y.; Ozok, F.; Penzo, A.; Schmidt, I.; Snyder, C.; Southwick, D.; Tiras, E.; Yi, K.; Al-bataineh, A.; Bowen, J.; Castle, J.; McBrayer, W.; Murray, M.; Wang, Q.; Kaadze, K.; Maravin, Y.; Mohammadi, A.; Saini, L. K.; Baden, A.; Belloni, A.; Eno, S. C.; Ferraioli, C.; Grassi, T.; Hadley, N. J.; Jeng, G. -Y.; Kellogg, R. G.; Kunkle, J.; Mignerey, A.; Ricci-Tam, F.; Shin, Y. H.; Skuja, A.; Tonjes, M. B.; Yang, Z. S.; Apyan, A.; Bierwagen, K.; Brandt, S.; Klute, M.; Niu, X.; Chatterjee, R. M.; Evans, A.; Frahm, E.; Kubota, Y.; Lesko, Z.; Mans, J.; Ruckstuhl, N.; Heering, A.; Karmgard, D. J.; Musienko, Y.; Ruchti, R.; Wayne, M.; Benaglia, A. D.; Medvedeva, T.; Mei, K.; Tully, C.; Bodek, A.; de Barbaro, P.; Galanti, M.; Garcia-Bellido, A.; Khukhunaishvili, A.; Lo, K. H.; Vishnevskiy, D.; Zielinski, M.; Agapitos, A.; Chou, J. P.; Hughes, E.; Saka, H.; Sheffield, D.; Akchurin, N.; Damgov, J.; Guio, F. De; Dudero, P. R.; Faulkner, J.; Gurpinar, E.; Kunori, S.; Lamichhane, K.; Lee, S. W.; Libeiro, T.; Undleeb, S.; Volobouev, I.; Wang, Z.; Goadhouse, S.; Hirosky, R.; Wang, Y.

We present measurements of the reduction of light output by plastic scintillators irradiated in the CMS detector during the 8 TeV run of the Large Hadron Collider and show that they indicate a strong dose rate effect. The damage for a given dose is larger for lower dose rate exposures. The results agree with previous measurements of dose rate effects, but are stronger due to the very low dose rates probed. Here, we show that the scaling with dose rate is consistent with that expected from diffusion effects.

• Research Organization: Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States)
• Sponsoring Organization: USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP) (SC-25)
• Contributing Organization: CMS-HCAL Collaboration
• Grant/Contract Number: AC02-07CH11359
• OSTI ID: 1346383
• Report Number(s): FERMILAB-PUB--16-661-CMS; arXiv:1608.07267; 1483165
• Journal Information: Journal of Instrumentation, Journal Name: Journal of Instrumentation Journal Issue: 10 Vol. 11; ISSN 1748-0221
• Publisher: Institute of Physics (IOP)Copyright Statement
• Country of Publication: United States
• Language: English