Полупроводниковые детекторы
Механизмы взаимодействие альфа-частиц с веществом. Энергетическое разрешение полупроводникового детектора. Спектрометрические и нейтронные детекторы. Расчет пробега частиц. Моделирование прохождения элементарных частиц через вещество, метод Монте-Карло.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.10.2017 |
| Размер файла | 783,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Моделирование прохождения частиц в веществе включает в себя описание химического состава входящих в эксперимент материалов, описание геометрии детектора, описание типов частиц, участвующих в эксперименте, описание физических процессов и первичного события (вылет первичной частицы из источника).
В качестве материала для детектора был использован арсенид галлия с плотностью 5,32 г/см3 и молярной массой 144,63 г/моль. Состав арсенида галлия: Ga - 48,2%, As - 51,8 %.
3. Экспериментальная часть
3.1 Исходные данные
Энергия нейтронов: En=15 МэВ.
Материал конвертора: CH2 (2000 мкм, плотность 0.8 г/см-3).
Толщина конвертора: 2000 мкм.
Плотность материала конвертора: 0.8 г/см-3.
Материал сенсора: GaAs.
Толщина сенсора: 500 мкм.
Рисунок 5 - Принцип регистрации нейтронов
Потери в контактном слое сенсора не учитываем. Моделировалось 106 событий в центр детектора под углом 0 градусов.
3.2 Результаты моделирования
Рисунок 6 - Зависимость числа событий от энергетических потерь протонов отдачи в слое конвертера
В результате упругих столкновений нейтронов с протонами в слое конвертора образуются протоны отдачи. Протон отдачи вылетает в угол 2р, то есть если протон отдачи после столкновения имеет такое же направление как у налетавшего нейтрона, то протону передана вся энергия. Если протон отдачи вылетает под углом 90 градусов к направлению движения налетавшего нейтрона, то энергия протона равна 0. Этот график представляет собой потери энергии протонов отдачи в слое конвертора.
Рисунок 7 - Зависимость числа событий от энергетических потерь протонов отдачи в слое GaAs сенсора
Выводы
События с малыми потерями это протоны, родившиеся на выходе из конвертера, события с потерями в районе 14 МэВ от протонов, выбитых на входе в конвертер. Работает только слой на выходе из полиэтилена (ближний к детектору). Получается, что толщина конвертера должна быть не больше пробега протона с энергией, равной максимальной энергии нейтрона. Иначе входные слои конвертера будут работать впустую даже для протонов с максимальной энергией. В данном случае мы видим, что потерь в 15 МэВ практически нет. То есть толщина конвертера меньше пробега протонов с энергией 15 МэВ. Конвертер выбран правильно.
Зарегистрировано 4851 событие. Эффективность регистрации нейтронов з=4851/1?106= 4.8•10-3 имп./нейтр.
Список использованных источников
1 Толбанов О. П. - Детекторы ионизирующих излучений на основе компенсированного арсенида галлия // Вестник ТГУ.-2005.-№285.-Р. 155-163.
2 С.М.Рывкин, О.А.Матвеев, Н.Б.Строкан. - Полупроводниковые счетчики ядерных частиц // Л., Об-во «Знание», 1964.
3 Степанов Ю.М. - Экспериментальные методы ядерной физики. Часть 1: учебное пособие. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2010.
4 Ю.К.Акимов, А.И.Калинин, В.Р.Кушнирук, Х.Юнгклауссен. - Полупроводниковые детекторы ядерных частиц и их применение // М.,Атомиздат, 1967.
5 Групен К. - «Детекторы элементарных частиц: Справочное издание. Пер. с англ.» - Новосибирск: «Сибирский хронограф», 1999.
6 Практикум по ядерной физике под ред. Сергеева О.В. - С.-Петербург, 2006.
7 Мурзина Е.А. - Взаимодействие излучения высокой энергии с веществом. - Учебное пособие. - НИИЯФ МГУ, 2007.
8 Алешкин В.Я. - Современная физика полупроводников. Курс лекций - Нижний Новгород, 2011.
9 Гуртов, В. А. - Твердотельная электроника: Учебное пособие-Москва, 2005.
10 Электрофизические свойства GaAs слоев и особенности характеристик детекторов частиц высоких энергий на их основе/ В.А. Беспалов и др. // Журнал технической физики. - 2004, том 74, вып.3. - с.28-36.
11 JorgBreibach - Development of GaAs Pixel Detectors. - Aachen, Germany, 2005.
12 М. Демичев, А. Жемчугов - Компьютерное моделирование физических процессов в детекторах с использованием пакета GEANT4. - Дубна, 2011.
13 Корнеев А.Е., Мечинский В.А.- Практикум по компьютерному моделированию ядерных процессов с использованием библиотеки GEANT4.- Минск, 2007.
14 http://www.csc.fi/english/pages/elmer (сентябрь, 2011 г.)
15 http://vserv.sinp.msu.ru/wiki/Main_Page (март, 2012 г.)
16 http://GEANT4.cern.ch/ (март, 2012г.)
17 Geant4 - a simulation toolkit/ S. Agostinelli et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 2003. - A 506. - 250-303.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Энергетическое разрешение полупроводникового детектора. Механизмы взаимодействия альфа-частиц с веществом. Моделирование прохождения элементарных частиц через вещество с использованием методов Монте–Карло. Потери энергии на фотоядерные взаимодействия.
курсовая работа [502,5 K], добавлен 07.12.2015Основные свойства стандартного случайного числа. Потенциал парного взаимодействия частиц. Изучение метода Монте-Карло на примере работы алгоритма Метрополиса-Гастингса для идеальной Леннард-Джонсовской жидкости. Радиальная функция распределения частиц.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.08.2016Фундаментальные физические взаимодействия. Гравитация. Электромагнетизм. Слабое взаимодействие. Проблема единства физики. Классификация элементарных частиц. Характеристики субатомных частиц. Лептоны. Адроны. Частицы - переносчики взаимодействий.
дипломная работа [29,1 K], добавлен 05.02.2003Взаимодействие заряженных частиц и со средой. Детектирование. Определение граничной энергии бета-спектра методом поглощения. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Пробег заряженных частиц в веществе. Ядерное взаимодействие. Тормозное излучение.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.02.2008Коэффициенты диффузии, ступенчатые поверхности. Алгоритм Метраполиса, метод Монте-Карло, парциальное и среднее покрытие, термодинамический фактор. Диффузия системы взаимодействующих частиц. Зависимость среднего покрытия от химического потенциала.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 10.12.2013Свойства всех элементарных частиц. Связь протонов и нейтронов в атомных ядрах. Классификация элементарных частиц. Величина разности масс нейтрона и протона. Гравитационные взаимодействия нейтронов. Экспериментальное значение времени жизни мюона.
реферат [24,3 K], добавлен 20.12.2011Структуры и свойства материй первого типа. Структуры и свойства материй второго типа (элементарные частицы). Механизмы распада, взаимодействия и рождения элементарных частиц. Аннигиляция и выполнение зарядового запрета.
реферат [38,4 K], добавлен 20.10.2006Основные понятия, механизмы элементарных частиц, виды их физических взаимодействий (гравитационных, слабых, электромагнитных, ядерных). Частицы и античастицы. Классификация элементарных частиц: фотоны, лептоны, адроны (мезоны и барионы). Теория кварков.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.03.2014Характеристика методов наблюдения элементарных частиц. Понятие элементарных частиц, виды их взаимодействий. Состав атомных ядер и взаимодействие в них нуклонов. Определение, история открытия и виды радиоактивности. Простейшие и цепные ядерные реакции.
реферат [32,0 K], добавлен 12.12.2009Один из важнейших приборов для автоматического счёта элементарных частиц - счётчик Гейгера, основанный на принципе ударной ионизации. Конденсация перенасыщенного пара с образованием капелек воды в камере Вильсона. Метод толстослойных фотоэмульсий.
доклад [697,7 K], добавлен 28.05.2009Порядок и основные этапы взаимодействия электронов с веществом. Процесс рассеяния электронов, отличительные признаки упругих и неупругих столкновений. Метод Монте-Карло в задачах переноса частиц в веществе. Этапы алгоритма решения поставленной задачи.
реферат [84,4 K], добавлен 23.12.2010Сведения о радиоактивных излучениях. Взаимодействие альфа-, бета- и гамма-частиц с веществом. Строение атомного ядра. Понятие радиоактивного распада. Особенности взаимодействия нейтронов с веществом. Коэффициент качества для различных видов излучений.
реферат [377,6 K], добавлен 30.01.2010Основные характеристики и классификация элементарных частиц. Виды взаимодействий между ними: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Состав атомных ядер и свойства. Кварки и лептоны. Способы, регистрация и исследования элементарных частиц.
курсовая работа [65,7 K], добавлен 08.12.2010Метод совпадений и антисовпадений как один из экспериментальных методов ядерной физики и физики элементарных частиц. Регистрация частиц и квантов с заданной между ними корреляцией в пространстве и во времени. Способы повышения временного разрешения.
контрольная работа [295,2 K], добавлен 15.01.2014Сущность элементарных частиц (лептонов и адронов), особенности их классификации. Общая характеристика гипотезы о существовании кварков: супермультиплеты, кварковая гипотеза. Специфика квантовой хромодинамики: понятие глюонов и асимптотической свободы.
курсовая работа [55,2 K], добавлен 20.12.2010Исполнение сборки высоковольтного преобразователя и конструкции альфа спектрометра. Рассмотрение метода обнаружения энергии альфа частиц коронным торцевым газоразрядным счетчиком. Обнаружение в воздухе подвального помещения радона и продуктов его распада.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 30.07.2010Рассмотрение способов определения коэффициентов амбиполярной диффузии. Общая характеристика уравнения непрерывности. Анализ пространственного распределения частиц. Знакомство с особенностями транспортировки нейтральных частиц из объема к поверхности.
презентация [706,1 K], добавлен 02.10.2013Анализ естественных и искусственных радиоактивных веществ. Методы анализа, основанные на взаимодействии излучения с веществами. Радиоиндикаторные методы анализа. Метод анализа, основанный на упругом рассеянии заряженных частиц, на поглощении P-частиц.
реферат [23,4 K], добавлен 10.03.2011Ускорители заряженных частиц как устройства, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются и управляются пучки высокоэнергетичных заряженных частиц. Общая характеристика высоковольтного генератора Ван-де-Граафа, знакомство с функциями.
презентация [4,2 M], добавлен 14.03.2016Сцинтилляционный, черенковский детектор частиц. Ионизационная камера, пропорциональный счетчик. Требования к детекторам. Каскадный ускоритель, электростатистический генератор. Ускорение протонов при облучении коротким лазерным импульсом тонкой фольги.
курсовая работа [4,6 M], добавлен 16.11.2014
