Исследование отражения протонов с энергией 400 ГЭВ изогнутым монокристаллом кремния с помощью плоскопараллельного позиционно чувствительного детектора

• Автор: Косьяненко, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Гатчина
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава
Обзор по каналированию и объёмному отражению § 1 Каналирование положительно заряженных частиц § 2 Объёмный захват и отражение положительно заряженных частиц
Г лава
Эксперимент по исследованию отражения протонов с энергией 400 ГэВ монокристаллом кремния
§ 1 Экспериментальная установка
§ 2 Система измерения и съёма информации на базе
плоскопараллельного позиционно чувствительного детектора (3-ПЧД)
§ 3 Результаты эксперимента
Глава
Плоскопараллельная камера (ППК)
§ 1 Описание плоскопараллельной камеры
§ 2 Исследование ППК с разными газовыми промежутками
§ 3 Амплитудные спектры и эффективность регистрации
заряженных частиц
Глава
Плоскопараллельный позиционно чувствительный детектор § 1 Описание плоскопараллелыюго позиционно чувствительного детектора § 2 Исследование 3-ПЧД с использованием мягких гамма квантов.
§ 3 Статистический анализ профилей протонного пучка полученных с использованием 3-ПЧД
§ 4 Калибровка 3-ПЧД
§ 5 Использование 3-ПЧД для формирования протонного пучка с энергией 1 ГэВ при изучении каналирования и отражения монокристаллом кремния
Г лава
Области возможного применения 3-ПЧД Заключение Литература

Введение
В 2002 году, в совместном эксперименте ПИЯФ-ИФВЭ, исследовался процесс каналирования протонов с энергией 70 ГэВ в изогнутом монокристалле кремния [1]. Изучалась возможность отклонения пучка протонов этим методом. Детектором частиц, прошедших через кристалл, служила фотоэмульсия. В том же эксперименте наблюдалось странное явление: на фотоэмульсии, помимо протонов, отклоненных на ожидаемый угол за счёт процесса каналирования, наблюдались также светлая область и темная с противоположенным углом отклонения. В течение некоторого времени, авторы не придавали этому наблюдению серьёзного значения, относя его к возможным дефектам в кристалле или трудностям метода фотоэмульсии. Однако позднее было высказано предположение, что наблюдаемое странное явление, возможно, является процессом объёмного отражения, предсказанного ещё в 1987 году А. М. Таратиным и С. А. Воробьёвым [2].
Для проверки этого предположения было решено провести специальный эксперимент на синхроциклотроне ГЖЯФ при энергии протонов 1 ГэВ. Отличительной особенностью этого эксперимента являлось использование электронического метода регистрации, основным элементом которого был современный позиционно чувствительного детектора с высоким пространственным разрешением, позволяющего провести надёжное детектирование процессов каналирования и объёмного отражения с их количественной оценкой. Эксперимент ПИЯФ был выполнен в 2006 году. В этом эксперименте было показано, что эффективность объёмного отражения протонов с энергией 1 ГэВ составляет 70 % [3].
В этом же году, международным коллективом с участием ПИЯФ был поставлен эксперимент в CERN на ускорителе SPS с энергией протонов 400 ГэВ. Цели эксперимента были наблюдение и количественная оценка процесса объёмного отражения протонов при этой энергии и исследование
На рисунке 2.8 показаны двухмерные профили наиболее интересных угловых положений кристалла ()М 1.
Кристалл 0М1
Позиция, мм
Рис. 2.8. Двухмерные профили для основных положений кристалла фМ1.
На рис 2.9 приведены зависимости стандартного отклонения и математического ожидания (центра тяжести) профилей пучка от угловых положений кристалла, вычисленные в соответствии с выражениями (4.2, 4.3).

Угол поворота кристалла, мкрад
Рис. 2.9. Зависимость стандартного отклонения и математического ожидания профиля протонного пучка в зависимости от углового положения кристалла С?М 1.
Первым, при вращении кристалла, появляется эффект каналирования, который приводит к сдвигу математического ожидания в сторону меньших