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Examination of two calorimeter prototypes: liquid scintillator with wavelength shifted fiber readout and plastic scintillator lead modules
Patrick Riegler
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Johann Zmeskal
DOI
10.25365/thesis.72404
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16619.46864.707165-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit widmet sich der Beschreibung und Testung zweier verschiedener Kalorimeter Prototypen: Prototyp 1, einem großflächigen Detektor mit Flüssigszintillator EJ-309 (auf Xylol Basis) einerseits und Prototyp 2, einem kompakteren Detektor mit Plastikszintillatoren andererseits. Ihr Zweck ist die Erfassung der Energieabgabe von geladenen und neutralen Teilchen, die durch den Aufbau propagieren. Dabei wird die zu einem Zeitpunkt, t, deponierte Energie zunächst in Szintillationslicht und später in ein charakteristisches, elektrisches Signal mit wohldefinierter Amplitude umgewandelt. Prototyp 2 ermöglicht zusätzlich zur Energie-Messung auch die Bestimmung der Trajektorie einzelner Teilchen mit einer Auflösung von 16 x 16 mm2 (gegeben durch die Pixelgröße). Während Prototyp 1 für die Untersuchung kaonischer Cluster und von Kaon-Streuexperimenten am J-PARC eingesetzt werden soll [12], so soll Prototyp 2 für die Detektierung von Pontecorvo Annihilationen (Annihilationsprozesse mit mehr als 1 interagierenden Nukleon) verwendet werden. Konkret soll die Rate der p¯3N Pontecorvo Annihilation: p¯ 3He → np bestimmt und mit dem ’Rescattering’ Ansatz aus dem Teilchenmodell bzw. auf Quarkebene mit dem Fireball-Modell (Quark Annihilation und Quark Rearrangement als Ansätze) verglichen werden. Dabei sagt das Fireball-Modell eine Rate von ≈ 10−6 und der Rescattering Ansatz eine Rate von ≈ 10−8 −10−7 voraus. [9] Die mit Prototyp 1 durchgeführten Detektortests umfassen u.a. die Aufnahme der Amplituden-Spektren von kosmischer Strahlung (’Cosmics’), Tests zur Effizienz und Positionsabhängigkeit der Detektoren und die zeitlichen Verzögerungen (’Delays’) zwischen verschiedenen Signalen. Parallel dazu wurde für Prototyp 2 das Amplitudenspektrum und das Time-Over-Threshold Spektrum für Cosmics bestimmt. Diesen Messungen gehen Vorbereitungsmessungen mit Plastikszintillatoren (z.B. Effizienz-Messungen, Energie-Kalibrierungen, Kennlinien-Messungen) voraus.
Abstract
(Englisch)
This thesis is dedicated to the description and testing of two different calorimeter types: Prototype 1, a large-area detector with liquid scintillator EJ-309 (based on xylene) on the one hand, and Prototype 2, a more compact detector with plastic scintillators on the other. Their purpose is to detect the energy deposition of charged and neutral particles propagating through the setup. In this process, the energy deposited at a time, t, is first converted into scintillation light and later into a characteristic electrical signal with well-defined amplitude. Prototype 2 allows, in addition to energy measurement, the determination of the trajectory of individual particles with a resolution of 16 x 16 mm2 (given by the pixel size). While Prototype 1 will be used to study kaonic clusters and kaon scattering experiments at J-PARC [12], Prototype 2 will serve the detection of Pontecorvo annihilations (annihilation processes with more than 1 interacting nucleon). Specifically, the rate of p¯3N Pontecorvo annihilation: p¯ 3He → np will be determined and compared with the ’rescattering’ approach from the particle model or, at the quark level, with the Fireball model (quark annihilation and quark rearrangement as approaches). Thereby, the Fireball model predicts a rate of ≈ 10−6 and the Rescattering approach predicts a rate of ≈ 10−8 −10−7. [9] Detector tests performed with Prototype 1 include among others the recording of cosmic ray amplitude spectra, delay measurements between different signals as well as tests concerning detector efficiency and position dependence. For Prototype 2, on the other hand, the amplitude spectrum and the Time-Over-Threshold spectrum for cosmics were determined. These measurements are preceded by preparatory measurements with plastic scintillators (e.g. efficiency measurements, energy calibrations, voltage characteristic measurements).
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Flüssigszintillator Kalorimeter Blei-Szintillator Kalorimeter-Prototyp Teilchendetektor
Schlagwörter
(Englisch)
liquid scintillator calorimeter lead-scintillator calorimeter prototype particle detector
Autor*innen
Patrick Riegler
Haupttitel (Englisch)
Examination of two calorimeter prototypes: liquid scintillator with wavelength shifted fiber readout and plastic scintillator lead modules
Paralleltitel (Deutsch)
Untersuchung von zwei Kalorimeter-Prototypen: Flüssigszintillator mit wellenlängenverschobener Faserauslesung und Kunststoff-Szintillator-Bleimodule
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
89 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Johann Zmeskal
Klassifikationen
33 Physik > 33.40 Kernphysik ,
33 Physik > 33.56 Elementarteilchenphysik
AC Nummer
AC16641836
Utheses ID
64385
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |