Nagy felbontású pásztázó rendszer fejlesztése mikrostruktúrás gázdetektorokhoz
Napjaink egyik feltörekvő gáztöltésű részecskedetektor-technológiája a mikrostruktúrás detektor (MPGD). Működési elve, hogy a gáztérben áthaladó töltött részecskék elektron-ion párokat hoznak létre és az elektronok az anódok felé sodródnak. A nagy elektromos tér hatására elektronlavinák keletkeznek, amelyek mérhető jelként jelennek meg az anódon. A klasszikus anódszálak helyett modern nyomtatott áramköri (NYÁK) technológiával különböző lavinakeltő mikrostruktúrákat is kialakítanak, ez pedig lehetővé teszi a nagyobb felbontású, gyorsabb és biztonságosabb üzemelést. Számos nagyenergiás fizikai kísérletben használják az MPGD-ket, többek között az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) legújabb fejlesztési projektjeinél.
Az MPGD-k tipikus példája a GEM (Gas Electron Multiplier) [1], ahol a réz felületű szigetelő fóliába maratott lyukakban keltünk elektronlavinát. Számos előnye ellenére sok nyitott kérdés van még a technológiai paraméterek optimalizálásával és a gyártása során keletkező hibákkal kapcsolatban. Kutatócsoportom ezen kérdések megválaszolására kifejlesztett egy pásztázó rendszer, amely egy GEM alapú detektorral képes nagy felbontásban letapogatni fókuszált UV fénnyel aranyozott felületű vastag GEM-ek felszínét [2].
Az én munkám arra irányult, hogy a rendszert továbbfejlesszem és képesek legyünk nagyobb aktív felületen, nagyobb felbontásban, gyorsabb pásztázási sebességgel megmérni standard réz felületű GEM típusokat is, valamint kimérni a hibák hatását és a szél-effektust.
A nagyobb felbontást a léptetőmotorok megfelelően választott sebesség-profiljával és az optikai rendszer fejlesztésével értem el. A gyorsabb pásztázási sebesség eléréséhez a fotonhozamot sikerült növelni deutérium lámpa használatával. A pozíció kalibrációjának javításához ultrahangos szenzorokat építettem be a három tengelyen. Egyszerűsítettem a fókuszsík beállítást egy mikroszkóp kamera alkalmazásával, amely a mért területekről képet is készít. Megvizsgáltam a rendszer különböző stabilitási követelményeit és a szigetelő réteg feltöltődését. Ezekkel a fejlesztésekkel és kalibrációkkal megmértem különböző típusú GEM-ek szél-effektusát, valamint egy jellegzetes GEM hiba hatását az erősítési térképre.
Irodalom:
[1] F. Sauli: "Gem: A new concept for electron amplification in gas detectors", Nucl. Instr. and Meth. A, vol. 386, issues 2-3, (1997)
[2] G. Hamar, D. Varga: "High resolution surface scanning of Thick-GEM for single photoelectron detection", Nucl. Instr. and Meth. A 694, p 16-23, (2012)
szerző
-
Nyitrai Gábor
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Varga Dezső
tudományos munkatárs, csoportvezető, MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont (külső) -
Dr. Légrády Dávid
Egyetemi docens, Nukleáris Technika Tanszék