Radyasyon hasarının yüksek enerji silikon detektörlere etkisi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2008

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Ercan Piliçer

Danışman: İlhan Tapan

Özet:

CERN' de Büyük Hadron Çarpıştırıcısı üzerinde kurulan CMS detektörünün elektromagnetik kalorimetresinin (ECAL) fıçı kısmındaki kurşun tungsten (PbWO4) kristalleri için orantılı modda çalışan fotodetektör olarak Hamamatsu S8148 Silikon Çığ Fotodiyot (APD) seçilmiştir. Kristalden çıkan ışık miktarı, APD' nin kuantum verimi, çığ kazancı ve çığ kazancında dalgalanma olarak tanımlanan ilave gürültü faktörü PbWO4 - APD sisteminin enerji çözünürlüğü için önemli parametrelerdir.CMS detektörünün 10 yıllık çalışması sonrasında ECAL fıçı kısmı yaklaşık 2x1013 n/cm2 değerinde bir nötron akısına maruz kalacaktır. Yüksek enerji fiziği deneylerinde yüksek hadron akıları hem sintilasyon kristalleri hem de silikon detektörlerin temel parametrelerini fazlasıyla etkiler. Özellikle silikon detektörler için tam yerdeğiştirme bölgesi olma gerilimi, yük toplama verimi ve kaçak akımı akının bir fonksiyonu olarak değişirken sintilasyon kristalinde iletim kayıpları meydana gelir.10 yıllık CMS çalışması boyunca PbWO4 - APD sistemi parametreleri, nötron akısının bir fonksiyonu olarak analiz edilmiştir. Bu amaçla radyasyon etkisi altında kristal - detektör sisteminin parametreleri hesaplanmış ve Tek Parçacık Monte Carlo tekniği kullanarak hazırladığımız bilgisayar programı yardımı ile benzetişimi yapılmıştır. Sonuçlar nötron akısının 10 yıllık CMS çalışma süresi boyunca PbWO4 - APD sisteminin enerji çözünürlüğünde dikkate değer bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir.