Mikro desenli parçacık detektörleri için hesaplama yöntemleri

Abstract

Yüksek enerji fiziğinde kullanılan gazlı parçacık detektörlerinde yıllar boyunca önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Günümüzde ileri teknolojiler kullanılarak klasik detektörlere kıyasla çok daha avantajlı özellikleri olan Mikro Desenli Gazlı Detektörler (MPGDs) geliştirilmiştir. MPGD ailesinden biri olan MICROMEGAS (MM) detektörleri CERN’de gerçekleştirilen birçok deneyde kullanılmaktadır. Bu yeni nesil detektörlerin çalışma prensibi Paralel Plakalı Detektörlere (PPD) çok benzemektedir. Bu nedenle detektörlerde sinyalin kalitesini belirleyen gaz kazancının hesaplama yöntemleri de birbirlerine oldukça benzerdir. Ancak yapılan gaz kazancı benzetişimlerinde ilave fiziksel süreçler de hesaba katılmalıdır. Bunun nedeni elektron çığlarını meydana getiren doğrudan iyonlaşmaların yanı sıra Penning iyonlaşmaları ve geri besleme gibi fiziksel süreçlerin de toplam iyonlaşmaya katkı sağlamasıdır. Bu tez çalışması kapsamında iki farklı çoğalma aralıklı MM detektörlerinde Argon-İzobütan (Ar-iC4H10) gaz karışımı için literatürdeki deneysel verilerin kazanç benzetişimleri yapılmıştır. Böylece hesaplanan Penning enerji transfer olasılıkları incelenmiştir.

There have been significant developments over the years in gaseous particle detectors used in high energy physics. Today, Micro Pattern Gaseous Detectors (MPGD), which have much more advantageous features compared to classical detectors, have been developed using advanced technologies. MICROMEGAS (MM) detectors, one of the MPGD family, are used in many experiments carried out at CERN. The working principle of these new generation detectors is very similar to Parallel Plate Detectors (PPD). For this reason, the calculation methods of the gas gain, which determine the quality of the signal in the detectors, are very also similar to each other. However, additional physical processes must be also taken into account in the performed gas gain simulations. This is because in addition to direct ionizations that create electron avalanches, physical processes such as Penning ionizations and feedback also contribute to total ionization. Within the scope of this thesis study, gain simulations of the experimental data in the literature were made for the Argon-Isobutane (Ar-iC4H10) gas mixture in MM detectors with two different multiplication gap. Thus, the calculated Penning energy transfer probabilities were examined.