Innovatív gáztöltésű részecskedetektorok

Átírás

1 Innovatív gáztöltésű részecskedetektorok Varga Dezső, MTA Wigner FK RMI NFO Gáztöltésű detektorok szerepe Mikrostruktúrás detektorok: régi ötletek új technológiával Nyitott kérdések a detektorfizikában Projektalapú detektorfejlesztés

2 Gáztöltésű detektorok,,nagyban Nagydetektorok külső részében: nagy felület, kis részecskesűrűség, közepes felbontás CERN CMS CERN ATLAS

3 CERN ALICE: egyszerre nagyon sok részecske nyomkövetés 80 m3 800 megapixel 500 mérés/sec

4 Alapelvek: ionizáció, gázerősítés Ionizáció: kb. 100 elektron/cm Elektronbegyűjtés Sokszálas proporcionális kamra: Townsend-lavinák a szálak közelében A maximális besugárzás fizikai határa: a lavinákból visszaáramló ionok

5 Mikrostruktúrás detektorok GEM: lyukacsos fólia Micro-Mesh: vékony háló egy lemez fölött

6 Detektorfejlesztési projektek CERN ALICE TPC újjáépítése CERN NA61 alacsony impulzusú detektora Kozmikus müon radiográfia Multi-Blade neutron-detektor az ESS-ben

7 ALICE TPC újjáépítése:,,esemény helyett,,film Folyamatos mérés: esemény másodpercenként Jelkiolvasás GEM fóliákkal az ionvisszaáramlás csökkentésére

8 ,,Quality Assurance : mennyire egyenletes erősítésű egy fólia Sokszálas proporcionális kamra: Townsend-lavinák a szálak közelében

9 A GEM fóliák minősége a gyártástechnológiától függ... Lyukak átmérőjének térképe vs. (42 és 55 mikron között) Mért erősítéstérkép

10 Céltárgyat körülvevő detektor a CERN NA61 kísérletnél Kis méretű, precíz TPC detektor, irány meghatározása abszorberek között Nuclear Instr. and Meth. A 763 (2014) 372

11 Azonosított részecskék: a széthulló atommag törmelékei Protonok, pionok, atommagok Irány és energia Típus szerinti szétválasztás

12 Alkalmazás: tomografikus leképezés kozmikus részecskékkel Kevesebb anyag = több részecske

13 Lehet-e egyátalán,,javítani a klasszikus proporcionális detektorokon? Közelkatódos kamra: erővonalstruktúra MWPC müon-radiográfiára: újragondolt mechanikai struktúra

14 Neutrondetektorok ESS reflektometriai alkalmazásra Bór tartalmú ferde konverter +,,átlátszó proporcionális detektor: Multi-Blade elrendezés BrightnESS: H2020as projekt az ESS fejlesztésére

15 Detektorfizika: Nagy felbontású GEM feltérképezés 2012-ben indult kutatási irány AIDA-2020 projekt része Vékony GEM: felbontóképesség Vastag GEM: lyukak erősítése Nuclear Instr. And Meth. A694 (2012) PoS TIPP p. (2014) JINST 8 C12038 (2013)

16 Detektorfizika: egyetlen elektron által keltett lavina GEM-ben Sokszálas proporcionális detektorok: Exponenciális GEM-ek:,,legörbülő amplitúdó-eloszlás, (Lyukban nagy térgradiens)

17 Oktató- és kutatóképzés: befektetés a jövőbe Egyetemi szinten: 5 PhD hallg., 4 MSc, 5 BSc, 5 TDK/OTDK... Középiskolás szinten: kb. 10 diák,,,útravaló'' támogatás 2014, 2015

18 Infrastruktúrafejlesztés Párhuzamosan futó projektekhez változatos igények: flexibilis laborkörnyezet, tiszta labor, gázrendszerek Stratégiai infrastruktúra (NEKIFUT rendszerben)

19 Konklúziók Gáztöltésű részecskedetektorok: kiemelt szerepben mint kiváló nyomkövetők Nagy felület ésszerű költséggel, azaz,,belül félvezető,,,kívül gáztöltésű a tipikus detektorrendszer Mikrostruktúrás detektorok: aktívan kutatott és fejlesztett eszközök, a félvezetőkkel folyamatos,,versenyben A Wigner FK Detektorfizika Lendület-csoportja mint projekteken átívelő fejlesztőcsoport