Félvezető és szcintillációs detektorok alkalmazása részecskefizikai kísérletekben

A tétel rövid nézete
dc.contributor.advisorMolnár, József
dc.contributor.authorSipos, Attila
dc.contributor.departmentFizikai tudományok doktori iskolahu
dc.contributor.submitterdepDE--MTA Atommagkutató Intézet --
dc.date.accessioned2012-10-24T12:44:53Z
dc.date.available2012-10-24T12:44:53Z
dc.date.created2012hu_HU
dc.date.defended2012-12-14
dc.description.abstractDoktori értekezésemben alapvetően két területtel foglalkozom. A CERN CMS-ben használt CMOS kamerák sugárzástűrési tesztjei során megfigyelték, hogy a fénytől elzártan működő videokamera chip kimenő jelében nyomot hagynak a bejövő ionizáló részecskék. Ez több kérdést is felvetett: hogyan függnek a részecskenyomok a nyaláb intenzitásától, a nyomok mérése útján miként lehetséges a részecskék típusának azonosítása és azok energiájának meghatározása, továbbá mik a lehetőségei a kamerák protonterápia-nyalábdozimetriában való alkalmazásának. A fenti kérdések megválaszolására a kamerát először 180 MeV energiájú protonnyalábbal teszteltük. A kísérletekhez kifejlesztésre került egy új típusú, az adatok statisztikus feldolgozásához használt adatgyűjtő rendszer. A protonokkal történő bombázás esetén közvetlen arányosságot találtam a küszöbfényesség feletti jelet adó "fényes" pixelek száma és a kamerát érő részecskenyaláb áramerőssége között. A kamerát ezután nehézion-besugárzásnak vetettük alá, és vizsgáltuk a részecskék hatását az ion energiájának és fajtájának függvényében. Megállapítottuk, hogy a kamera kimenő jelében látható foltok fényerősségének teljes integrált eloszlása a beeső részecske típusával és energiájával változik. A chip korlátozott vastagságú érzékeny rétege lehetővé teszi a kamera nagy térbeli felbontású részecskedetektorként való használatát, amely korlátozottan részecskeazonosításra is alkalmas. Ezek a jellemzők alkalmassá teszik a chipet bombázó részecskék energiaszelekciójára, a fényes foltok egyszerű megszámolásával pedig dozimetriai célokra. A protonterápiás lehetőségek vizsgálatához a detektornak a beesési szögtől és az energiától függő válaszát mértük. A kísérletek során modernizált adatfeldolgozó rendszer segítségével megállapítottuk, hogy a CMOS kamera időben jelentéktelen háttér-változást, alacsony öregedést, rövid és hosszú idejű jelstabilitást és előzetes besugárzás szükségessége nélkül is állandó hatásfokot mutat. A chipet kis mérete ideálissá teszi in vivo dozimetriában való alkalmazásra és protonnyaláb valós idejű monitorozására. Dolgozatom másik témája egy módszer kifejlesztése volt, amely PET készülékben használatos szcintillátor kockakristályok fényhozamának és energiafelbontó képességének a meghatározására alkalmas. Ehhez kidolgoztunk egy mérési stratégiát és összeállítottunk egy „Monte-Carlo refractive index matching” módszeren alapuló egyszerű mérőberendezést, amellyel nagyszámú mérést végeztünk. A felbontóképesség méréséhez továbbfejlesztettük az MCRIM módszert. Az új módszer alapelve az, hogy a komplett szcintillációs összeállítást (szcintillátor + optikai rendszer + PMT) jellemző-, a felbontóképességet leíró komplex kifejezés egyes összetevőit lépésenként, fordított sorrendben határozzuk meg. Egy ilyen mérés meglehetősen bonyolult és időigényes, de reálisan kivitelezhető. In daily practice we can sometimes observe unusual effects on well known devices, for example in the case of a commercial CMOS APS used as part of the CMS Muon Barrel Alignment system of the LHC accelerator at CERN. The radiation tolerance of this component was tested in a radiative environment. During hardness tests we have observed bright spots of different size on the image of the sensor. These bright spots were interpreted as results of different nuclear interactions caused by the proton and neutron irradiation. The investigation of the above mentioned observation has split into different directions. The first one concerns the use of this image sensor as radiation detector for proton beam therapy applications. In the second, the effects of the secondary particles in the image sensor are systematically investigated as a function of energy and type of ion. Our third goal was to investigate the use of the CMOS image sensor as a Radiation Field Detector for clinical dosimetry in advanced proton therapy. In addition a further aim was to develop a method for measuring LYSO scintillator parameters such as light yield and scintillation efficiency. For developing a PET we could obtain the scintillation crystals from different manufacturers at different prices. Therefore, it was necessary to have a classification system to qualify the parameters of the crystals, and to determine the variation of the important parameters.hu_HU
dc.format.extent97hu_HU
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2437/134998
dc.language.isohuhu_HU
dc.language.isoenhu_HU
dc.subjectfizikahu_HU
dc.subjectphysics, nuclear physicshu_HU
dc.subjecttermészettudományok
dc.subjectfizikai tudományok
dc.subjectLYSO
dc.subjectCMOS aktív pixel szenzor
dc.subjectCMS
dc.subjectdetektor
dc.subjectmagfizika
dc.subjectCMOS Active Pixel Sensor
dc.subjectdetector
dc.subject.disciplineFizikai tudományokhu
dc.subject.sciencefieldTermészettudományokhu
dc.titleFélvezető és szcintillációs detektorok alkalmazása részecskefizikai kísérletekbenhu_HU
dc.title.translatedApplications of semiconductor and scintillation detectors in particle physics experimentshu_HU
Fájlok
Eredeti köteg (ORIGINAL bundle)
Megjelenítve 1 - 4 (Összesen 4)
Nincs kép
Név:
Sipos_A_disszertacio.pdf
Méret:
8.77 MB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
Az értekezés magyarul - Nem hozzáférhető
Letöltés
Nincs kép
Név:
Sipos_A_tezisek.pdf
Méret:
171.61 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
A tézisek magyarul és angolul - Nem hozzáférhető
Letöltés
Nincs kép
Név:
Sipos_A_disszertacio-t.pdf
Méret:
8.74 MB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
Az értekezés magyarul
Letöltés
Nincs kép
Név:
Sipos_A_tezisek-t.pdf
Méret:
173.95 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Leírás:
A tézisek magyarul és angolul
Letöltés
Gyűjtemények
Fizikai Tudományok Doktori Iskola