Program

AGATA

Witold Męczyński Zakład Struktury Jądra

Seminarium IFJ PAN, Kraków, 12 stycznia 2006 r.

czyli

futurologia w spektroskopii promieniowania gamma

Plan

wprowadzenie

rozwój spektrometrów tracking promieniowania

spektrometr AGATA

nasze miejsce w projekcie

organizacja projektu

Eksperyment Morinagi

H.Morinaga, P.C. Gugelot, NP21(1963)293

52 MeV + 160Gd 160Dy + 4n2.5 x 3.8 cm NaI(Tl)

E=90 keV(1332 keV)4+

- 2

+

6+ -

4+

8+ -

6+

10+ -

8+

niedostateczna rozdzielczośćwysokie tłoniska wydajność

Moc rozdzielcza R i granica obserwacji 0

(Np/Nb)(F) = 0(0.76R)F

R = (SE/E)(P/T)

W(F) ~ (1/F!)F

n (%) R F 0

EB IV 239 9 9.0 4 10- 4

badanie kaskady (M,0) poprzez pomiar widma koincydencyjnego pomiędzy F detektorami, F M

Detektor germanowy HPGe-n+

implantacjaboru

dyfuzja litu

4 x 109 /cm3

110 x 100 mm, 770 cm3

= 181,3%

E = 2,09 keV (1332 keV)

4 kg

~ 400 mm

HPGe

J. Eberth, University of Cologne

Odpowiedź detektora Ge na promieniowanie

Nuclear Physics Group, University of Liverpool

E = ~50 keV - ~10 MeV: dominacja efektu Comptona

Rozwój spektrometrów : eksperyment Johnsona

43 MeV + 160Gd 160Dy +4n

A. Johnson et al., NP179(1972)753

2 Ge(Li), 43 cm3

E = 2.5 keV (1332 keV)

I 20+

Rozwój spektrometrów : Escape Suppressed Spectrometer (ESS)

Ge

osłona scynt.

’veto

singles

suppressed

60Co

G. Duchêne et al., NIM and Phys.Res. A432(1999)90

P/T ~ 20% P/T ~ 55%

wzrost P/T, ~ (P/T)2

NaI, BGO

Compton-suppresion shieldAnti-Compton shield

Rozwój spektrometrów : eksperyment Twina

P.J. Twin et al., PRL57(1986)811

205 MeV 40Ca + 108Pd 152Dy +4n

~ 0.6TESSA3: 16 ESS Ge, 0.5% 0 ~ 1%

~0.15

Rozwój spektrometrów : eksperyment Simpsona

J. Simpson et al., PRC62(2000)024321

170 MeV 36S + 130Te 162Er + 4n

EUROBALL III: 239 Ge, ~10%

0 ~ 0.002 %

EUROBALL IV, 239 HPGe

GAMMASPHERE, 122 HPGe

Rozwój spektrometrów germanowych

(1/

0)

AGATA – myśl projektuEUROBALL

MODEL

AGATA

~ 0.4

~ 0.8

~ 0.8

Nseg ~ 5000

wg

D. B

azza

cco

, Pad

ova

Tracking promieniowania

wg

E. F

arn

ea, P

ado

va

rozpraszanie komptonowskie

N oddziaływańN! permutacji: (0)(1)(2)(3), (0)(1)(3)(2)...

EPos

tarcza

pochłanianie

E

E

Współrzędna radialna miejsca oddziaływania

Współrzędna azymutalna miejsca oddziaływania

ampl

itu

da (

j. w

zgl.)

czas (ns)

transient (mirror) signal

net (real) signal

Analiza kształtu impulsu (PSA)

wg Th. Kroell, Padova

konwersja sygnał-cyfrapróbkowanie 10 ns~7000 kanałów

Skanowanie kryształu detektora

A.Boston et al., Univ. of Liverpool

Tracking – schemat ideowy

Pulse Shape Analysisto decompose

recorded waves

Highly segmented

HPGe detectors

·

·

··

Identified interaction

points(x,y,z,E,t)i

Reconstruction of tracks

e.g. by evaluation of permutations

of interaction points

Digital electronicsto record and

process segment signals

1

2 3

4

reconstructed -raysJ. Simpson, Daresbury

Spektrometr AGATA

Advanced GAmma Tracking Array

180 heksagonalnych kryształów HPGe36 segmentów w krysztale

6480 segmentów12 pentagonalnych kryształów HPGe

362 kg HPGe60 potrójnych klastrów

kąt bryłowy 82%promień wewnętrzny 23 cm

elektronika cyfrowaanaliza kształtu impulsu

tracking promieniowania

Pozycyjnie czuły spektrometr promieniowania

Detektor Agaty

HPGe, typ ndługość 90 mmśrednica 80 mm36 segmentówkapsuła Al 0.8 mm36 + 1 wyjść

Klaster Agaty

3 kryształy w kapsułachkriostat111 przedwzmacniaczychłodzone FET~230 wyjść

dewar LN2, 3 litry

AGATA, 180 HPGe, 6480 segmentów

Własności AGATY

EUROBALL IV AGATA

wg J. Simpson, Daresbury

GAMMASPHERE GRETA

wydajność: 40% (M = 1), 25% (M = 30)10% (M = 1), 5% (M = 30)

rozdzielczość:40 keV (1 MeV, v/c = 50%)

20 kHz (M = 30) 300 kHz (M = 30)

częstość

6 keV (1 MeV, v/c = 50%)

Rozwój spektrometrów germanowych

AGATA

„Demonstrator” AGATY

5 klastrów (15 Ge)

test PSA, tracking, DAQ poprawka dopplerowska

540 segmentów, 555 kanałów = 3 – 8% (M = 1)

= 2 – 4% (M = 30)

Cel: demonstracja idei

pomiary fizyczne

GSI FRS RISINGLNL PRISMA CLARAGANIL VAMOS EXOGAMJYFL RITU JUROGAM

Rozmycie szerokości linii w efekcie Dopplera

Ge

HPGe

wiązka

j. odrzutu

R

-szy punkt oddz.

wiązka

tarczaE = E( 1 + cos) = v/c

HPGe segmentowany

detektor pomocniczy dla pomiaru prędkości v jądra odrzutu!

Pierwszy pomiar testowy detektora AGATY

Uniwersytet w Kolonii, IX.2005

Th. Steinhardt et al.

<d>~5 mm

redukcja szerokości linii rozmytej w efekcie Dopplera

Organizacja AGATY

AGATA Steering Commitee

AGATA Management Board

AGATA Working Groups

Detector module

Detector performance

Dataprocessing

Design andinfrastructure

Ancillary detectors & integrat.

Simulation &Data Analysis EURONS

AGATA teams

Elec.&DAQintegration

Devices for key

experiments

12 krajów europejskich, 42 laboratoria, R&D: 2003 – 2007, budowa: 2008 - ~ 2012

EU

Run Control & GUI

Nasz udział w programie AGATA

AGAVA (AGata Ancillary VME Adapter) Ancillary Detector GTS Interface

Piotr BednarczykAdam CzermakBarbara DulnyJerzy GręboszAdam MajBogdan SowickiJan StyczeńJacek WrzesińskiMirosław ZięblińskiW.M.

AGATA Ancillary Detectors and Ancillary Detector Integration Working Group

EURONS 2005 - 2008

test demonstartora AGATY z detektoramipomocniczymi: Euclides, Neutron Wall, Diamond, CUP, Recoil Filter Detector...

Data Processing

GUI - Graphic User Interface

projekt, test, zastosowanie

DZIĘKUJĘ!