Program AGATA czyli futurologia w spektroskopii promieniowania gamma

Program AGATA czyli futurologia w spektroskopii promieniowania gamma Witold Męczyński Zakład Struktury Jądra Seminarium IFJ PAN, Kraków, 12 stycznia 2006 r.

Plan wprowadzenie rozwój spektrometrów tracking promieniowania spektrometr AGATA organizacja projektu nasze miejsce w projekcie

Eksperyment Morinagi 160 Dy + 4 n 6+ - 4 + 8+ - 6 + 10+ - 8+ 4+ - 2 + 52 Me. V + 160 Gd 2. 5 x 3. 8 cm Na. I(Tl) E=90 ke. V(1332 ke. V) niedostateczna rozdzielczość wysokie tło niska wydajność H. Morinaga, P. C. Gugelot, NP 21(1963)293

Moc rozdzielcza R i granica obserwacji 0 badanie kaskady (M , 0) poprzez pomiar widma koincydencyjnego pomiędzy F detektorami, F M (Np/Nb)(F) = 0(0. 76 R)F R = (SE / E )(P/T) W(F) ~ (1/F!) F n EB IV 239 (%) 9 R F 0 9. 0 4 10 - 4

Detektor germanowy HPGe-n+ implantacja boru HPGe dyfuzja litu 4 x 109 /cm 3 110 x 100 mm, 770 cm 3 4 kg = 181, 3% ~ 400 mm J. Eberth, University of Cologne E = 2, 09 ke. V (1332 ke. V)

Odpowiedź detektora Ge na promieniowanie Nuclear Physics Group, University of Liverpool E = ~50 ke. V - ~10 Me. V: dominacja efektu Comptona

Rozwój spektrometrów : eksperyment Johnsona 43 Me. V + 160 Gd 160 Dy +4 n 2 Ge(Li), 43 cm 3 I 20+ E = 2. 5 ke. V (1332 ke. V) A. Johnson et al. , NP 179(1972)753

Rozwój spektrometrów : Escape Suppressed Spectrometer (ESS) ’ veto wzrost P/T, ~ (P/T)2 Ge P/T ~ 20% P/T ~ 55% 60 Co osłona scynt. Na. I, BGO Compton-suppresion shield Anti-Compton shield singles suppressed G. Duchêne et al. , NIM and Phys. Res. A 432(1999)90

Rozwój spektrometrów : eksperyment Twina 205 Me. V 40 Ca + 108 Pd 152 Dy +4 n TESSA 3: 16 ESS Ge, 0. 5% ~ 0. 6 0 ~ 1% ~0. 15 P. J. Twin et al. , PRL 57(1986)811

Rozwój spektrometrów : eksperyment Simpsona 170 Me. V 36 S + 130 Te 162 Er + 4 n EUROBALL III: 239 Ge, ~10% 0 ~ 0. 002 % J. Simpson et al. , PRC 62(2000)024321

EUROBALL IV, 239 HPGe

GAMMASPHERE, 122 HPGe

(1/ 0) Rozwój spektrometrów germanowych

AGATA – myśl projektu EUROBALL W ~ 0. 4 W ~ 0. 8 AGATA W ~ 0. 8 Nseg ~ 5000 wg D. Bazzacco, Padova MODEL

Tracking promieniowania rozpraszanie komptonowskie E E tarcza N oddziaływań N! permutacji: (0)(1)(2)(3), (0)(1)(3)(2). . . EPos wg E. Farnea, Padova pochłanianie

Współrzędna radialna miejsca oddziaływania

Współrzędna azymutalna miejsca oddziaływania net (real) signal czas (ns) amplituda (j. wzgl. ) transient (mirror) signal

Analiza kształtu impulsu (PSA) konwersja sygnał-cyfra próbkowanie 10 ns ~7000 kanałów wg Th. Kroell, Padova

Skanowanie kryształu detektora A. Boston et al. , Univ. of Liverpool

Tracking – schemat ideowy 1 Highly segmented HPGe detectors · · 2 4 Identified interaction points (x, y, z, E, t)i Reconstruction of tracks e. g. by evaluation of permutations of interaction points Pulse Shape Analysis to decompose recorded waves 3 Digital electronics to record and process segment signals reconstructed -rays J. Simpson, Daresbury

Spektrometr AGATA Advanced GAmma Tracking Array Pozycyjnie czuły spektrometr promieniowania 180 heksagonalnych kryształów HPGe 36 segmentów w krysztale 6480 segmentów 12 pentagonalnych kryształów HPGe 362 kg HPGe 60 potrójnych klastrów kąt bryłowy 82% promień wewnętrzny 23 cm elektronika cyfrowa analiza kształtu impulsu tracking promieniowania

Detektor Agaty HPGe, typ n długość 90 mm średnica 80 mm 36 segmentów kapsuła Al 0. 8 mm 36 + 1 wyjść

Klaster Agaty 3 kryształy w kapsułach kriostat 111 przedwzmacniaczy chłodzone FET ~230 wyjść dewar LN 2, 3 litry

AGATA, 180 HPGe, 6480 segmentów

Własności AGATY EUROBALL IV GAMMASPHERE AGATA GRETA wydajność: 10% (M = 1), 5% (M = 30) 40% (M = 1), 25% (M = 30) rozdzielczość: 40 ke. V (1 Me. V, v/c = 50%) 6 ke. V (1 Me. V, v/c = 50%) częstość 20 k. Hz (M = 30) 300 k. Hz (M = 30) wg J. Simpson, Daresbury

Rozwój spektrometrów germanowych AGATA

„Demonstrator” AGATY 5 klastrów (15 Ge) 540 segmentów, 555 kanałów = 3 – 8% (M = 1) = 2 – 4% (M = 30) Cel: demonstracja idei pomiary fizyczne test PSA, tracking, DAQ poprawka dopplerowska GSI LNL GANIL JYFL FRS PRISMA VAMOS RITU RISING CLARA EXOGAM JUROGAM

Rozmycie szerokości linii w efekcie Dopplera HPGe segmentowany HPGe QGe g j. odrzutu wiązka Q 1 -szy punkt oddz. g QR E = E o ( 1 + cos. Q ) = v/c wiązka Q tarcza detektor pomocniczy dla pomiaru prędkości v jądra odrzutu!

Pierwszy pomiar testowy detektora AGATY Uniwersytet w Kolonii, IX. 2005 <d>~5 mm redukcja szerokości linii rozmytej w efekcie Dopplera Th. Steinhardt et al.

Organizacja AGATY 12 krajów europejskich, 42 laboratoria, R&D: 2003 – 2007, budowa: 2008 - ~ 2012 AGATA Steering Commitee AGATA Management Board AGATA Working Groups Detector Data Design and module performance processing infrastructure Ancillary detectors & integrat. Simulation & Data Analysis AGATA teams Run Control & GUI Elec. &DAQ integration Devices for key experiments EU EURONS

Nasz udział w programie AGATA Ancillary Detectors and Ancillary Detector Integration Working Group AGAVA (AGata Ancillary VME Adapter) Ancillary Detector GTS Interface test demonstartora AGATY z detektorami pomocniczymi: Euclides, Neutron Wall, Diamond, CUP, Recoil Filter Detector. . . Data Processing GUI - Graphic User Interface projekt, test, zastosowanie EURONS 2005 - 2008 Piotr Bednarczyk Adam Czermak Barbara Dulny Jerzy Grębosz Adam Maj Bogdan Sowicki Jan Styczeń Jacek Wrzesiński Mirosław Ziębliński W. M.

DZIĘKUJĘ!