MicroMeGaS
description
Transcript of MicroMeGaS
![Page 1: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/1.jpg)
MicroMeGaS
Ονοματεπώνυμο: Καυκαρκού Αδάμος Μάθημα: Σεμινάριο Φυσικής Υπεύθυνος Καθηγητής: κος. Αλεξόπουλος
ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής.
![Page 2: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/2.jpg)
Τι είναι οι ανιχνευτές MicroMeGaS;
ΕΠΙΜΕΡΟΥΣ ΘΕΜΑΤΑ
Βασικές φυσικές αρχές για την ανάπτυξη τους.
Παλαιότερες γενιές ανιχνευτών με τις ίδιες φυσικές αρχές. Μειονεκτήματα. Ανάγκη για MicroMeGaS.
Περιγραφή των νέων ανιχνευτών.
Εφαρμογές.
![Page 3: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/3.jpg)
MicroMeGaS(Micro-Mesh Gaseous
Structures) Ανιχνευτές Ακτινοβολίας – Αλληλεπίδραση Ακτινοβολίας με Αέριο. Ανακαλύφθηκε από τους I. Giomatris και G. Charpak το 1995. Κύριο Χαρακτηριστικό – Micro-Mesh
![Page 4: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/4.jpg)
Ιονισμός •1ος Ιονισμός (Απαραίτητο να ξεπεραστεί το κατώφλι ενέργειας) •Αν τα παραγόμενα e έχουν αρκετή εν., επιπλέον ιονισμός
Δύο Τρόποι Μεταφοράς Ενέργειας στο Αέριο
Διέγερση nXnX
• Δεν παράγονται φορτία.
• Δεν μπορεί να γίνει ανίχνευση.
Λύση: Μίγμα αερίων.
![Page 5: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/5.jpg)
Απουσία Πεδίου
Επανασύνδεση e-ιόντων Σύλληψη e από ηλεκτροαρνητικά άτομα αερίου (Ευγενή αέρια για αποφυγή της σύλληψης) Απουσία Πεδίου – Διάχυση
Κίνηση e-ιόντων, συγκρούσεις, απώλεια ενέργειας, θερμική ισορροπία
m
kTu
8
![Page 6: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/6.jpg)
Dt
xo eDt
N
dx
dN 4
2
4
m
kT
PD
o
31
3
2
Εφαρμογή Πεδίου
![Page 7: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/7.jpg)
Εφαρμογή Πεδίου Επιτάχυνση φορτίου από το πεδίο Ανάπτυξη σταθερής ταχύτητας λόγο συγκρούσεων (Drift Velocity u)
Ορισμός ευκινησίας: E
u
e
kTD
Ηλεκτρόνια: Μικρή μάζα – Μεγάλη ταχύτηταΙόντα: Μεγάλη μάζα – Μικρή ταχύτητα
![Page 8: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/8.jpg)
Ενίσχυση – Χιονοστιβάδα Πεδίο Επιτάχυνση e Σταθερή ταχύτητα λόγο συγκρούσεων.
Ανάπτυξη μεγάλης ταχύτητας μεταξύ δύο συγκρούσεων. Περεταίρω ιονισμός Χιονοστιβάδα φορτίου. Ταχύτερα Ηλεκτρόνια Μπροστινό μέρος στη χιονοστιβάδα.
![Page 9: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/10.jpg)
Παράγοντας Ενίσχυσης Μ
axoennnadxdn
α: Αριθμός ζευγών που παράγονται στη μονάδα του μήκους που ταξιδεύουν.
ax
o
en
nM
Ομογενές πεδίο.
2
1
)(x
x
dxxa
eM
Ανομοιογενές πεδίο.
Breakdown για Rather Limit
810M
![Page 11: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/11.jpg)
Ανιχνευτές Θάλαμοι με αέριο που ιονίζεται με ακτινοβολία. Άνοδοι και κάθοδοι για συλλογή του φορτίου. MWPC
(MultiWire Proportional Chamber) •Δυνατότητα για tracking
![Page 12: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/12.jpg)
Καλή χωρική διακριτική ικανότητα (εκατοντάδες μ) Καλή ενεργειακή διακριτική ικανότητα Μέτριο ρυθμό ανίχνευσης.
![Page 13: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/13.jpg)
Περιορισμοί
Καλύτερη χωρική διακριτική ικανότητα αδύνατο να επιτευχθεί. Τα καλώδια δεν μπορούν να πλησιάσουν περισσότερο. Αργά ιόντα – Μεγάλος χρόνος αποκατάστασης – Όχι τόσο καλοί ρυθμοί ανίχνευσης. Ακατάλληλοι για πειράματα high luminosity.
![Page 14: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/14.jpg)
Λύση στα Προβλήματα – Νέα Γενιά Ανιχνευτών
Εξέλιξη microelectronics. Εξέλιξη photolithography. Τύπωση λεπτών λωρίδων σε μονωτή. Αποστάσεις πολύ πιο κοντινές από τα καλώδια. Micro-Strips Gas Chamber (MSGC).
![Page 15: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/15.jpg)
Γρήγορη απομάκρυνση ιόντων – counting capacity Προβλήματα γήρανσης σε ψηλές ακτινοβολίες. Λειτουργεί με χαμηλή ενίσχυση.
smmcounts 26 /10
![Page 16: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/16.jpg)
MicroMeGaS 1
Ασύμμετρος Διαχωρισμός Ενεργού Όγκου. Μεγάλη Περιοχή Μετατροπής. Μικρή Περιοχή Ενίσχυσης.
![Page 17: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/17.jpg)
MicroMeGaS 2 Σήμα από άνοδο και πλέγμα.
![Page 18: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/18.jpg)
Το Πλέγμα
Συνήθως από χαλκό (5μm). Ανοίγματα 25μm σε απόσταση 50μm (photolithography) Τάση περίπου 500V. Οδηγεί e στην περιοχή ενίσχυσης. Συλλέγει ιόντα.
![Page 19: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/19.jpg)
Το Πεδίο
Ομοιογενές. Π. Εν./Π. Μ.=20Πλήρης μεταφορά e.
![Page 20: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/20.jpg)
Η Άνοδος
Χρήση Micro – Strips. Πολύ καλή χωρική δ. ικανότητα. Λειτουργία και με ψηλή ενίσχυση. Αποφυγή συνύπαρξης αν. καθ. στο ίδιο μονωτικό στρώμα. Λωρίδες γειωμένες μέσω προενισχυτών χαμηλού θορύβου.
![Page 21: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/21.jpg)
Τι Κερδίσαμε; Αποτροπή των Gain Fluctuations λόγο μεταβολής της περιοχής ενίσχυσης. Μεγιστοποίηση του Μ.
B
Vd
d
M
V
Bdad
d
M
.max1
Μέγιστο για 30-100μm. Περιοχή λειτουργίας των MicroMeGaS.
VBpd
EBp
ad
ApdeMLog
pAea
eM
/
/
)(
![Page 22: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/22.jpg)
Χωρική διακριτική ικανότητα < 100μm. Pitch – 100μm.
Άριστη ταχύτητα απαρίθμησης χάρη στη γρήγορη απομάκρυνση των ιόντων - smmcounts 26 /10
Μπορεί να λειτουργεί με ψηλή ενίσχυση Μ. Χρήσιμο στην ανίχνευση MIP.
![Page 23: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/23.jpg)
Ανθεκτικότητα στις αποφορτίσεις.
Ανθεκτικότητα στην γήρανση από ακτινοβολία.Έλεγχος με ακτίνες Χ. Σταθερό gas gain – 10 χρόνια στο LHC – 40cm από το σημείο σύγκρουσης.
Πολύ καλή ενεργειακή διακριτική ικανότητα. (FWHM) 11% στα 5.9 keV
Γρήγορη απόκριση σήματος: 1ns
![Page 24: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/24.jpg)
Πρόβλημα
Ψηλή απόδοση με ψηλής ροής Χ, β, μ, χαμηλής ενέργειας p. – Συχνές αποφορτίσεις για p μεγάλης εν. – Λόγος: ελαστικές συγκρούσεις και ο ιονισμός που προκαλεί ο ανακλώμενος πυρήνας. Π.χ. Αργό – Πυρηνική αντίδραση – πλήρως ιονισμένος πυρήνας Ar 1MeV.
2~ zdx
dE
![Page 25: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/25.jpg)
2D – Read Out
Δύο σετ. λωρίδων κάθετα μεταξύ τους στις δύο όψεις ενός μονωτή.
![Page 26: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/26.jpg)
Εφαρμογές
COMPASS: Μέτρηση πόλωσης γλουονίου στον πυρήνα. 40x40cm²
TOF: Μέτρηση ενεργών διατομών νετρονίων. MicroMeGaS για: 1. Ανίχνευση νετρονίων από ιονισμό μέσω 3He(n,p)T – Χρήση αερίου (3He,CF4) 2. Φωτοανιχνευτής.
![Page 27: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/27.jpg)
Ιατρικές Απεικονίσεις: •π.χ. κρυσταλλογραφία πρωτεϊνών – ψηλές απαιτήσεις σε ταχύτητα ανάγνωσης, ακρίβεια, αντοχή ανιχνευτή. •Χρήση στην ψηφιακή απεικόνιση. CERN Axion Solar Telescope Axions – Μ.
Πεδίο – Διάσπαση σε X. Άριστη λειτουργία των MicroMeGaS στην περιοχή αυτή.
![Page 28: MicroMeGaS](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062409/56814930550346895db672ed/html5/thumbnails/28.jpg)
ΒιβλιογραφίαClaus Grupen and Boris Swartz: “Particle Detectors” I. Giomataris: “MICROMEGAS: results and prospects”A large size MICROMEGAS detector for the COMPASS experiment at CERN Neutron imaging with a MICROMEGAS detector A Low Background MICROMEGAS Detector for Axion Searches CERN – LHC – 98 – 005 – EET Development of a fast gaseous detector: MICROMEGAS Archana Sharma: Gaseous Micropattern Detectors: High – Energy Physics and Beyond D. Green, The Physics of Particle Detectors, Cambridge University Press 2001The MICROMEGAS detector Φωτογραφικό υλικό από διαδίκτυο Mermiga Kalliopi: Simulation Studies at the MICROMEGAS Detector and Micropattern Applications in Medicine