MRPC detektörü ortamında kozmik müon etkileşimlerinin Monte Carlo benzetimi

Abstract

Gazlı detektörler yüksek enerjili parçacık deteksiyonundan, çeşitli görüntüleme teknolojilerine kadar uzanan çok geniş bir yelpazede yaygın olarak kullanılmaktadır. MRPC (Multigap Resistive Plate Chamber – Çok Gaz Boşluklu Dirençli Plaka Odası) detektör yapıları, gazlı detektörler ailesinde ayrı bir yere sahiptir. MRPC detektörünün gaz hacmi içerisine giren parçacıklar, gaz karışımı ile fiziksel etkileşime girerek karakteristik bir sinyal meydana getirirler. Böylece gelen parçacık hakkında bilgi sahibi olunur. MRPC detektörlerinin diğer RPC detektörlerinden ayıran en temel özellik, sahip olduğu birden fazla gaz boşluğu sayesinde parçacıkların iz takibini kayda değer biçimde iyileştirmesidir. Ayrıca, MRPC yapılar birleştirilip büyük detektör sistemlerinde kullanılabilmektedir. Bu yapılar örneğin CERN ALICE deneyinin önemli bir parçasını oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, %90 R134a - %5 i-C₄H10 - %5 SF₆ , %97 R134a - %2,5 i-C₄H10 - %0,5 SF₆ , %50 CO₂ - %45 N₂ - %5 Ar , %60 CO₂ - %35 N₂ - %5 Ar gaz karışımları için 5 gaz boşluklu, Soda-Lime Camlı MRPC detektörü tasarlanmıştır. Enerjisi 0,5 GeV – 1,0 GeV – 2,0 GeV ve 4,0 GeV olan kozmik müonlar, bir Cam MRPC detektörü üzerine dik olarak gönderilip gerçekleşen fiziksel etkileşimler FLUKA benzetim programından yararlanılarak incelenmiş ve en iyi performansı sağlayabilecek özellikler araştırılmıştır.

Gas detectors are widely used in various applications, ranging from high-energy particle detection to imaging technologies. MRPC (Multigap Resistive Plate Chamber) detector structures are unique among gas detectors. Particles entering the gas volume of the MRPC detector physically interact with the gas mixture, creating a characteristic signal. Thus, information about the incoming particle is obtained. The main feature that distinguishes MRPC detectors from other RPC detectors is that they significantly improve the tracking of particles thanks to their multiple gas gaps. MRPC structures can also be combined and used in large detector systems. These structures, for example, are an essential component of the CERN ALICE experiment. In this thesis, for %90 R134a - %5 i-C₄H10 - %5 SF₆ , %97 R134a - %2,5 i-C₄H10 - %0,5 SF₆ , %50 CO₂ - %45 N₂ - %5 Ar , %60 CO₂ - %35 N₂ - %5 Ar gas mixtures, Soda-Lime Glass MRPC detector with 5 gas spaces is designed. Cosmic muons with energies of 0.5 GeV – 1.0 GeV – 2.0 GeV and 4.0 GeV are sent vertically on a Glass MRPC detector and the physical interactions that occur are examined using the FLUKA simulation software, as well as the properties that can provide the best performance are investigated.