Yüksek enerji gaz detektörlerinde sinyal oluşumu benzetişimi

Abstract

Bu çalışmada yüksek enerji fiziği deneylerinde yaygın olarak kullanılmakta olan argon tabanlı gaz detektörlerinin çalışma performansını incelemek amacı ile bir Monte Carlo benzetişim programı geliştirilmiştir. Detektör içerisinde sinyal oluşum mekanizmasını hem düzgün hem de düzgün olmayan elektrik alan dağılımlarında incelemek amacı ile iki ayrı detektör geometrisi üzerinde çalışılmıştır. Bunlardan biri düzgün elektrik alan dağılımına sahip paralel levhalı gaz iyonizasyon odası, diğeri ise değişken elektrik alan dağılımına sahip ALEPH iç iz takip edici detektörüdür. ALEPH iç iz takip edici detektörün seçilmesinin nedeni, detektörün yapısının iyi bilinmesi ve benzetişim sonuçlarını kontrol edebileceğimiz deneysel sonuçların olmasıdır. Sinyal oluşum mekanizması ve sinyalde dalgalanmaya etki eden faktörler, detektör ortamına giren bir yüklü parçacığın elektron-iyon çifti oluşturması ve oluşan yük taşıyıcıların kontak elektrotlarına hareketi esnasında yaptıkları etkileşmeler dikkate alınarak, çeşitli gaz karışım oranları ve voltaj değerleri için incelenmiştir. Detektör ortamına giren yüklü parçacığın giriş geometrileri de dikkate alınarak sinyaldeki dalgalanmalar incelenmiştir.

A Monte Carlo simulation code has been developed in order to analyse the intrinsic performance of argon based gas detectors which are common in detector applications in high energy physics experiments. In qrder to investigate signal generation mechanism in uniform electric field, the simulation cpde has been performed for a gas plate chamber geometry. This chamber consist of two parallel electrodes and applied voltage produces a homogenous electric field. The simulation code has also been performed for the well known ALEPH Inner Tracking Detector geometry, which has non-uniform electric field, to compare simulation and experimental results. In the simulation electron-ion generation by incident particle, charge transport and multiplication process and its fluctuations heve been investigated for different bias voltages and gas mixture ratios. Signal fluctuations have also been investigated for the different passage of incident particles.