Boğaziçi Üniversitesi. 21 Temmuz CERN Türk Öğretmen Çalıştayı 4

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Boğaziçi Üniversitesi. 21 Temmuz 2015 - CERN Türk Öğretmen Çalıştayı 4"

Göker Behçet
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 - Algıç Fiziği 2 --Saime Gürbüz Boğaziçi Üniversitesi 21 Temmuz CERN Türk Öğretmen Çalıştayı 4

2 2

3 1 2 3 Cevaplar için tesekkürler Dalida! 4 3

4 4

5 Parıldak Sayacı Plastik Plastik veya veya Kristal Kristal Parıldak Parıldak -- W. W. Crookes Crookes 1903, 1903, ZnS ZnS ekran ekran geçen geçen parçacıkların parçacıkların bıraktığı bıraktığı enerjiyi enerjiyi ışığa ışığa çevir: çevir: parıltı parıltı foton/kev foton/kev NaI(Tl), NaI(Tl), ~10 ~10 foton/kev foton/kev plastik plastik parıldak, parıldak, ~4 ~4 foton/kev foton/kev BGO BGO Kendi Kendi ürettiği ürettiği ışık ışık için için saydamdır. saydamdır. ışığın ışığın elektrik elektrik yüke yüke döndürülmesi döndürülmesi fotoelektrik fotoelektrik etki etki fotoçoğaltıcı fotoçoğaltıcı tüp. tüp. Sonuçta Sonuçta okunması okunması gereken gereken elektrik elektrik sinyal sinyal toplam toplam yük: yük: Q Q= = kk E E (( +k E +k E22)) sinyal osiloskop ekranında görülebilir, ölçülebilir. 5 Fotoçoğaltıcı

NaI(Tl), NaI(Tl), ~10 ~10 foton/kev foton/kev plastik plastik parıldak, parıldak, ~4 ~4 foton/kev foton/kev BGO BGO Kendi Kendi ürettiği ürettiği ışık ışık için için saydamdır.

6 Parıldak sayacı bileşenleri Işık Yönlendirici Parıldak 2 ~1000V çalışma gerilimi Foton Çoğaltıcı Tüp 6

7 Parıldak kalorimetrenin temel taşıdır Enerji Enerji ölçümü: ölçümü: kalorimetre kalorimetre Parıldak Parıldak ile ile geçen geçen yüklü yüklü parçacığın parçacığın bıraktığı bıraktığı enerjiyi enerjiyi ölçebiliriz ölçebiliriz Çelik, Çelik, pirinç, pirinç, kurşun, kurşun, vb vb gibi gibi ağır ağır malzemeye malzemeye çarptırılarak çarptırılarak geçen geçen birincil birincil parçacığın parçacığın daha daha düşük düşük enerjili enerjili ikincil, ikincil, üçüncül üçüncül parçacıklara parçacıklara bölünmesi bölünmesi sağlanır. sağlanır. Buna Buna sağanak sağanak denir. denir. Ağır Ağır malzeme malzeme arasına arasına yerleştirilen yerleştirilen pırıltıcılar pırıltıcılar ile ile sağanak sağanak enerjisi enerjisi ölçülür. ölçülür. Yeterince Yeterince katman katman ile ile bütün bütün enerji enerji emilir emilir ve ve ölçülür. ölçülür. Buna Buna örnekleme örnekleme kalorimetresi kalorimetresi denir. denir. 7

parçacığın daha daha düşük düşük enerjili enerjili ikincil, ikincil, üçüncül üçüncül parçacıklara parçacıklara bölünmesi bölünmesi sağlanır. sağlanır. Buna Buna sağanak sağanak denir.

8 OPAL Kalorimetresi ATLAS Kalorimetresi 4 BL4S Kalorimetresi 8

9 Etkileşimleri Nasıl Anlarız? - Parçacıkları gözlemlemek için malzemelerimiz ile etkileşmesi lazım. - Bizim gözlemleyebeliceğimiz şekilde bu etkileşimden kaybedilen enerjiyi ölçmeliyiz. Bethe-Bloch Formülü 3 9

10 ADC ile sinyali sayısallaştırmak sinyal sinyal bölgesinin bölgesinin alanı alanı = = toplam toplam yük yük miktarı miktarı oscilloscope oscilloscope ile ile bu bu alanı alanı ölçüp, ölçüp, beklenen beklenen yükü yükü tahmin tahmin ederim ederim genelde genelde picocoulomb picocoulomb mertebesinde. mertebesinde. ADC ADC okuma okuma sonucu sonucu = = sonucu sonucu yansıtan yansıtan sayı sayı ADC nin ADC nin özelliklerine özelliklerine bağlı: bağlı: kaç kaç bit, bit, yani yani kaç kaç birim birim ölçer? ölçer? Örnek Örnek 2 2 bit bit 2bit 2bit = = 256pc, 256pc, daha daha cok cok yük yük (Q) (Q) verilirse, verilirse, bit bit overflow overflow verir. verir. Pedestal Pedestal (altlık) (altlık) sinyal sinyal olmasa olmasa da da okunan okunan ADC ADC değerleridir. değerleridir. t - zaman V - voltage V=IR I=ΔQ/Δt V Δt/ R = ΔQ Rnim = 50Ω 10

11 Tetikleme 11

12 okuma aralığı kavramı Devamlı okuma yapamam gürültü = altlık okurum, ölü zamanım artar. O zaman okuma yapacağım sınırları belirlemeliyim: a, b. doğru sonuç = ölçüm - altlık altlığı çıkartmak (pedestal subtraction) 12

İz sürme algıcı İz İz Momentum Momentum ölçümü ölçümü :: spektrometre spektrometre gelen gelen parçacığın parçacığın konumunu konumunu bul bul manyetik manyetik alan alan altında altında

13 İz sürme algıcı İz İz Momentum Momentum ölçümü ölçümü :: spektrometre spektrometre gelen gelen parçacığın parçacığın konumunu konumunu bul bul manyetik manyetik alan alan altında altında kıvrılmasından kıvrılmasından momentumunu momentumunu ölç ölç konum: konum: xx = = cc cc11δt Δt + + cc22δt Δt22.. t: t: TRG dan TRG dan sinyale sinyale geçen geçen süre süre Zaman Zaman sayısallaştırıcı sayısallaştırıcı :: TDC. TDC. ortak dur süre bitti pırıldak Sayısal Sayısal bilgi bilgi E E // H H parçacık parçacık geçti geçti mi? mi? common stop sürüklenme Δt zamanı saymaya başla 13

+ + cc22δt Δt22.. t: t: TRG dan TRG dan sinyale sinyale geçen geçen süre süre Zaman Zaman sayısallaştırıcı sayısallaştırıcı :: TDC.

14 TÖP-I İz sürme algıcı örneği sayısal sinyeller parıldak: tetikleme analog sinyaller Δt GeTO: Gecikmeli Tel Odası SPS den alınan demetin sabit hedef deneylerine verilmeden önce profilinin ölçülmesi için basit algıç. gazlı ve çoktellidir TDC ile okunur 2CH / düzlem.

alınan demetin sabit hedef deneylerine verilmeden önce profilinin

15 15

16 GeTO 16

17 Silikon algıcı çalışma ilkesi Gazlı oda ile aynı ilke Artıları daha küçük alanlar daha az gerilim yüksek hassaslık 10μm Eksileri ısıl etkilerden sinyal soğutma zorunluluğu ekonomik değer kanal sayısı çok Kullanım Tarzı Nokta (pixel) x,y bilgisi Çok kanal, pahalı Şerit sadece x bilgisi Ama birbiri ile açılı 2 şerit koyabilirim, y bilgisi de gelir. 17

ekonomik değer kanal sayısı çok Kullanım Tarzı Nokta (pixel) x,y bilgisi Çok kanal,

18 ATLAS İz sürme Silikon Silikon algıcı algıcı Pixel Pixel :: R=12.3cm R=12.3cm ideal ideal 16μm, 16μm, kozmik kozmik 24μm 24μm hassaslık hassaslık SCT SCT :: R=51.4cm R=51.4cm ideal ideal 24μm, 24μm, kozmik kozmik 30μm 30μm hassaslık hassaslık TRT algıcı R=108.2cm ideal 130μm, kozmik 187μm hassaslık 18

19 Parçacık Kimliği Belirlemek 19

20 Geçiş Işıması Çalışma ilkesi Yüksek enerjili bir yüklü parçacık bir malzemeden dielektrik sabiti farklı başka bir malzemeye geçerken küçük bir ihtimalle ışıma yapar. Bu ışıma ile salınan enerji parçacığın yükünün karesiyle ve parçacığın γ faktörüyle doğru orantılıdır. γ=1000 seviyelerinde 2-40keV enerjili X-ışınları oluşur. Kullanımı ortasından ince bir tel geçen kamışlar. ATLAS TRT 4mm kalınlıkta içi gaz dolu: %70 Xe, %27CO22 %3 O22 Yaklaşık 350bin kanal. 100μm duyarlılık Elektronlar ağır parçacıklardan ayırt edilebiliyorlar. 20

Bu ışıma ile salınan enerji parçacığın yükünün karesiyle ve parçacığın γ faktörüyle doğru orantılıdır.

21 Transition Geçiş Radiation Işıması Tracker İz Sürücüsü GIİS ön üretim sırasında 1 İzlerin oluşturulması GIİS izlerinin içerdeki silikon algıcı ile uyumlu olduğuna dikkat! 21

22 Kalorimetre içinde biriken enerji (MeV) Kalorimetre ile parçacık kimlik belirleme Parçacık Enerjisi (MeV) 22

23 Cherenkov Sayacı Cherenkov Işıması: Ortamın (vakum değil!) içinden geçen parçacık ortamdaki ışığın hızından fazla ise. Algıcın içinden geçen parçacıklar Cherenkov Işıması yapıyor. Atma sadece v c/n olan parçacıklarda gözlemleniyor. 23

24 Teşekkürler! Sorular & Cevaplar & Yorumlar 24

Benzer belgeler

Parçacık Algıçları. Gökhan Ünel / UCI. !! Türk Öğretmenler Programı -2. ! Temmuz 2014

Parçacık Algıçları. Gökhan Ünel / UCI. !! Türk Öğretmenler Programı -2. ! Temmuz 2014 Parçacık Algıçları Gökhan Ünel / UCI!! Türk Öğretmenler Programı -2! Temmuz 2014 Parçacık Fiziği fiziği Kozmoloji Nükleer Fizik fizik Katıhal Fiziği Astronomi Astrofizik Küçük Kimya-biyoloji Kimya-Biyoloji