Yüksek Radyasyonlu Ortamlar için Manuel ve Uzaktan Kumandalı İkincil Emisyon Kalorimetre Modülleri

Abstract

Parçacık çarpıştırıcıları ve hızlandırıcılarındaki artan parlaklık ve aşırı radyasyon koşulları nedeniyle, hassas, dayanıklı ve güvenilir, radyasyona dayanıklı parçacık dedektörleri ve iyonizasyon kalorimetrelerine olan talep artmaktadır. İkincil Emisyon (SE) İyonizasyon Kalorimetrisi, özellikle yüksek radyasyon koşulları altında elektromanyetik ve hadronik parçacıkların enerjisini ölçmek için geliştirilmiş yenilikçi bir teknolojidir. Bu çalışma, yeni SE modüllerinin geliştirilmesini ve radyasyon testlerini incelemektedir. Modüller, standart Hamamatsu tek anotlu R7761 Fotoçoğaltıcı Tüpler (PMT'ler) değiştirilerek üretilmiştir. PMT sisteminin parametrelerine dayalı bir SPICE modeli oluşturulmuştur. Modelin amacı çeşitli bölücü devrelerle incelemektir. Aynı modül için üç farklı voltaj koşulu oluşturulmuş ve yeni modüller kozmik arka plan ve gama radyasyon kaynakları kullanılarak ölçümler alınmıştır. Sonuçlar, her üç modun da önemli ölçüde kozmik ve gama radyasyon hassasiyeti sergilediğini göstermektedir. Mod 1 ve Mod 2, kozmik parçacık etkileşimlerinden kaynaklanan sinyal boyutları açısından Mod 3'e kıyasla önemli bir fark sergilemektedir. Elde edilen sinyal boyutları Mod 1 için ~70 mV, Mod 2 için ~65 mV ve Mod 3 için ~8 mV'dir. Bu çalışma, SE modülünün gelecekteki radyasyona dayanıklı nükleer ve yüksek enerjili dedektörler için potansiyel bir teknoloji olduğunu göstermektedir. Bu tür dedektör sistemleri ya yüksek radyasyonlu bir alanda ya da kapalı bir odada/kutuda olduğundan, uzaktan mod değişiklikleri deneysel süreci kesintiye uğratmadan devam ettirmemizi sağlar. Bu sinyalleri modların kontrol edildiği arayüze ekleyerek modların etkilerini anlık olarak gözlemleyebiliriz.

There is a growing demand for durable and radiation-resistant particle detectors and ionization calorimeters. This demand arises from the increased luminosity and extreme radiation conditions at particle colliders and accelerators. Secondary Emission (SE) Ionization Calorimetry is an innovative technology developed to quantify the energy of electromagnetic and hadronic particles, especially under high-radiation conditions. This study examines the development and radiation testing of the innovative SE modules. The modules were produced by altering the standard Hamamatsu single anode R7761 Photomultiplier Tubes (PMTs). A SPICE model was constructed based on the parameters of the PMT system. The model's objective is to evaluate various divider circuits. Three distinct voltage conditions for the identical modules were established, and the new modules were evaluated utilizing cosmic background and gamma radiation sources. Results indicate that all three modes exhibit significant cosmic and gamma radiation sensitivity. Mode 1 and Mode 2 exhibit substantial signal sizes compared to Mode 3, which results from cosmic particle interactions. The obtained signal sizes are ~70 mV for Mode 1, ~65 mV for Mode 2, and ~8 mV for Mode 3. This study indicates that the SE module is a promising technology for future radiation-resistant nuclear and high-energy detectors. Since such detector systems are either in a high-radiation area or a closed room/box, remote mode changes allow us to continue the experimental process without interruption. We can instantaneously observe the modes' effects by adding these signals to the interface where the modes are controlled.