AGATA - IFJ PAN
advertisement
Program AGATA czyli futurologia w spektroskopii promieniowania gamma Witold Męczyński Zakład Struktury Jądra Seminarium IFJ PAN, Kraków, 12 stycznia 2006 r. Plan wprowadzenie rozwój spektrometrów tracking promieniowania spektrometr AGATA organizacja projektu nasze miejsce w projekcie Eksperyment Morinagi 160Dy + 4n 6+ - 4+ 8+ - 6+ 10+ - 8+ 4+ - 2+ 52 MeV + 160Gd 2.5 x 3.8 cm NaI(Tl) E=90 keV(1332 keV) niedostateczna rozdzielczość wysokie tło niska wydajność H.Morinaga, P.C. Gugelot, NP21(1963)293 Moc rozdzielcza R i granica obserwacji 0 badanie kaskady (M,0) poprzez pomiar widma koincydencyjnego pomiędzy F detektorami, F M (Np/Nb)(F) = 0(0.76R)F n (%) R F 0 R = (SE/E)(P/T) W(F) ~ (1/F!)F EB IV 239 9 9.0 4 10- 4 Detektor germanowy HPGe-n+ implantacja boru HPGe dyfuzja litu 4 x 109 /cm3 110 x 100 mm, 770 cm3 4 kg = 181,3% ~ 400 mm J. Eberth, University of Cologne E = 2,09 keV (1332 keV) Odpowiedź detektora Ge na promieniowanie Nuclear Physics Group, University of Liverpool E = ~50 keV - ~10 MeV: dominacja efektu Comptona Rozwój spektrometrów : eksperyment Johnsona 43 MeV + 160Gd 160Dy +4n 2 Ge(Li), 43 cm3 I 20+ E = 2.5 keV (1332 keV) A. Johnson et al., NP179(1972)753 Rozwój spektrometrów : Escape Suppressed Spectrometer (ESS) ’ veto wzrost P/T, ~ (P/T)2 Ge P/T ~ 20% P/T ~ 55% 60Co osłona scynt. NaI, BGO Compton-suppresion shield Anti-Compton shield singles suppressed G. Duchêne et al., NIM and Phys.Res. A432(1999)90 Rozwój spektrometrów : eksperyment Twina 205 MeV 40Ca + 108Pd 152Dy +4n TESSA3: 16 ESS Ge, 0.5% ~ 0.6 0 ~ 1% ~0.15 P.J. Twin et al., PRL57(1986)811 Rozwój spektrometrów : eksperyment Simpsona 170 MeV 36S + 130Te 162Er + 4n EUROBALL III: 239 Ge, ~10% 0 ~ 0.002 % J. Simpson et al., PRC62(2000)024321 EUROBALL IV, 239 HPGe GAMMASPHERE, 122 HPGe (1/0) Rozwój spektrometrów germanowych AGATA – myśl projektu EUROBALL W ~ 0.4 W ~ 0.8 AGATA W ~ 0.8 Nseg ~ 5000 wg D. Bazzacco, Padova MODEL Tracking promieniowania rozpraszanie komptonowskie E E tarcza N oddziaływań N! permutacji: (0)(1)(2)(3), (0)(1)(3)(2)... EPos wg E. Farnea, Padova pochłanianie Współrzędna radialna miejsca oddziaływania Współrzędna azymutalna miejsca oddziaływania net (real) signal czas (ns) amplituda (j. wzgl.) transient (mirror) signal Analiza kształtu impulsu (PSA) konwersja sygnał-cyfra próbkowanie 10 ns ~7000 kanałów wg Th. Kroell, Padova Skanowanie kryształu detektora A.Boston et al., Univ. of Liverpool Tracking – schemat ideowy 1 Highly segmented HPGe detectors · · · · 2 4 Identified interaction points (x,y,z,E,t)i Reconstruction of tracks e.g. by evaluation of permutations of interaction points Pulse Shape Analysis to decompose recorded waves 3 Digital electronics to record and process segment signals reconstructed -rays J. Simpson, Daresbury Spektrometr AGATA Advanced GAmma Tracking Array Pozycyjnie czuły spektrometr promieniowania 180 heksagonalnych kryształów HPGe 36 segmentów w krysztale 6480 segmentów 12 pentagonalnych kryształów HPGe 362 kg HPGe 60 potrójnych klastrów kąt bryłowy 82% promień wewnętrzny 23 cm elektronika cyfrowa analiza kształtu impulsu tracking promieniowania Detektor Agaty HPGe, typ n długość 90 mm średnica 80 mm 36 segmentów kapsuła Al 0.8 mm 36 + 1 wyjść Klaster Agaty 3 kryształy w kapsułach kriostat 111 przedwzmacniaczy chłodzone FET ~230 wyjść dewar LN2, 3 litry AGATA, 180 HPGe, 6480 segmentów Własności AGATY EUROBALL IV GAMMASPHERE wydajność: 10% (M = 1), 5% (M = 30) AGATA GRETA 40% (M = 1), 25% (M = 30) rozdzielczość: 40 keV (1 MeV, v/c = 50%) 6 keV (1 MeV, v/c = 50%) częstość 20 kHz (M = 30) 300 kHz (M = 30) wg J. Simpson, Daresbury Rozwój spektrometrów germanowych AGATA „Demonstrator” AGATY 5 klastrów (15 Ge) 540 segmentów, 555 kanałów = 3 – 8% (M = 1) = 2 – 4% (M = 30) Cel: demonstracja idei pomiary fizyczne test PSA, tracking, DAQ poprawka dopplerowska GSI LNL GANIL JYFL FRS PRISMA VAMOS RITU RISING CLARA EXOGAM JUROGAM Rozmycie szerokości linii w efekcie Dopplera HPGe segmentowany HPGe QGe j. odrzutu wiązka Q Q R E = Eo ( 1 + cosQ ) = v/c 1-szy punkt oddz. wiązka Q tarcza detektor pomocniczy dla pomiaru prędkości v jądra odrzutu! Pierwszy pomiar testowy detektora AGATY Uniwersytet w Kolonii, IX.2005 <d>~5 mm redukcja szerokości linii rozmytej w efekcie Dopplera Th. Steinhardt et al. Organizacja AGATY 12 krajów europejskich, 42 laboratoria, R&D: 2003 – 2007, budowa: 2008 - ~ 2012 AGATA Steering Commitee AGATA Management Board AGATA Working Groups Detector Detector Data Design and module performance processing infrastructure Ancillary detectors & integrat. Simulation & Data Analysis AGATA teams Run Control & GUI Elec.&DAQ integration EU Devices for key experiments EURONS Nasz udział w programie AGATA AGATA Ancillary Detectors and Ancillary Detector Integration Working Group AGAVA (AGata Ancillary VME Adapter) Ancillary Detector GTS Interface test demonstartora AGATY z detektorami pomocniczymi: Euclides, Neutron Wall, Diamond, CUP, Recoil Filter Detector... Data Processing GUI - Graphic User Interface projekt, test, zastosowanie EURONS 2005 - 2008 Piotr Bednarczyk Adam Czermak Barbara Dulny Jerzy Grębosz Adam Maj Bogdan Sowicki Jan Styczeń Jacek Wrzesiński Mirosław Ziębliński W.M. DZIĘKUJĘ!