Εγκατάσταση και λειτουργία τηλεσκοπίου κοσμικής ακτινοβολίας με ανιχνευτές Micromegas
Creators: name: Μανιάτης, Ιωάννης Μιχαήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: Μιονικό τηλεσκόπιο
Ανιχνευτές αερίου
Κοσμική ακτινοβολία
Gas detectors
Muon telescope
Micromegas

description: Κατά την αλληλεπίδραση ενός ενεργειακού σωματιδίου με τα άτομα ενός αερίου είναι πιθανό τα άτομα του μέσου να απορροφήσουν ικανή ποσότητα ενέργειας ώστε να ιονιστούν και να δημιουργηθεί ένα ζεύγος ηλεκτρονίου-ιόντος. Με εφαρμογή διαφοράς δυναμικού ο ιονισμός πολλαπλασιάζεται και εμφανίζεται το λεγόμενο φαινόμενο της χιονοστιβάδας. Στην παρα- πάνω διαδικασία στηρίζουν την λειτουργία τους οι αναλογικοί ανιχνευτές. ́Οσο περισσότερο φορτίο δημιουργηθεί τόσο δυνατότερο θα είναι το σήμα που μετράται. Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας του ανιχνευτών αερίου γεμίσματος. Από την αρχική πρόταση των πολυσυρματικών ανιχνευτών το 1960 έχει επέλθει μεγάλη πρόοδος και με χρήση των σύγχρονων ηλεκτρονικών έχουν προταθεί διατάξεις που εμφανίζουν καλύτερη απόδοση από την αρχική πρόταση. Μια τέτοια εξελιγμένη πρόταση είναι οι ανιχνευτές μικροδομών με πλέγμα (MicroMegas) που είναι αντικείμενο μελέτης της παρούσας εργασίας. Ο χώρος αυτών των ανιχνευτών παρέχει τις κατάλληλες συνθήκες ώστε να πολλαπλασιαστεί το φορτίο που θα δημιουργήσει ένα διερχόμενο σωματίδιο προκειμένου να γίνει ανιχνεύσιμο το φορτίο αυτό από τα ηλεκτρονικά. Η αρχική πρόταση για την λειτουργία των MicroMegas παρουσίασε προβλήματα κατά την λειτουργία και έτσι προτάθηκαν περαιτέρω βελτιώσεις. Για να προκύψει ένα ασφαλές συμπέρασμα για την λειτουργία των ανιχνευτών θα πρέπει το πλήθος των σωματιδίων που θα διέλθουν από τον κάθε ανιχνευτή να είναι πολύ μεγάλο. ́Ολες οι πληροφορίες που καταγράφονται από τα ηλεκτρονικά δεν μπορούν να μελετηθούν μια προς μια. Για αυτόν τον λόγο είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν κατανομές για κάθε στοιχείο που πρέπει να ελεγχθεί και μέσα από αυτές τις κατανομές μπορεί να υπάρξει μια εποπτική εικόνα. Φυσικά μεγάλο μέρος της πληροφορίας που θα καταγραφεί μπορεί να αποτελεί θόρυβο ή ακόμα και άσχετα γεγονότα όποτε πρέπει να εφαρμοσθούν κατάλληλα κριτήρια που θα απομακρύνουν άσχετες πληροφορίες από τις κατανομές που θα δημιουργηθούν. Μέσα από τις κατανομές που θα προκύψουν μπορεί να εξαχθεί μια εικόνα για την λειτουργία των ανιχνευτών όπως και για την συμπεριφορά τους σε διάφορες συνθήκες. Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας ήταν αρχικά το στήσιμο μιας διάταξης που θα αποτελείται από δυο ανιχνευτές MicroMegas δυο διαστάσεων (Χ,Υ). Σε αυτήν την διαδικασία συμπεριλαμβάνεται η κατανόηση και ρύθμιση των ηλεκτρονικών που θα χρησιμοποιηθούν για την απόκτηση της πληροφορίας καθώς επίσης και η σωστή τοποθέτηση της όλης διάταξης (επιλογή τροφοδοσίας, σωστή γείωση και άλλα). ́Επειτα η αναγνώριση του σήματος που δίνουν οι ανιχνευτές και η κατανόησή του ώστε να μπορεί στην συνέχεια να επεξεργαστεί. Τέλος με την απόκτηση μεγάλου όγκου δεδομένων μια σωστή προσέγγιση των κατανομών που προέκυψαν δίνει σημαντικά συμπεράσματα για την λειτουργία των ανιχνευτών που χρησιμοποιήθηκαν. Στην συγκεκριμένη διάταξη για την λήψη σήματος χρησιμοποιήθηκε η κοσμική ακτινοβολία που φτάνει στην επιφάνεια της γης και όχι κάποια συγκεκριμένη δέσμη. Η επιλογή αυτή δημιουργεί ορισμένα προβλήματα αλλά και αρκετές προκλήσεις για την επίτευξη του στόχου. Ο χρόνος απόκτησης δείγματος ήταν αρκετά μεγάλος και το εύρος των γωνιών των διερχόμενων σωματιδίων αρκετά ευρύ. Παρόλα αυτά τα τελικά αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν ικανοποιητικά. Τα αποτελέσματα της εργασίας μπορούν να αποτελέσουν την βάση για την δημιουργία ενός μιονικού τηλεσκοπίου καθώς επίσης και ενός οδοσκόπιου που θα μπορεί να ελέγξει την ακρίβεια τρίτων ανιχνευτών
description: During the interaction of an energetic particle with atoms of a gas, it is possible gas' atoms to absorb energy and be ionised, consequently pairs of ions-electrons will be produced. The implementation of proper voltage will have as a result the multiplication o ionisations and the creation of an avalance. In this process is based the function of analogical detectors is based. As more charge is made the detected signal is stronger. This is the principle operation of gas detectors. The first prototype of multiwire detectors which was invited at 1960 is upgraded and the usage o electronics has lead to the proposal of set-ups with better efficiency. A type of these new detectors is Micromegas, who is the objective of the thesis. These detectors are designed properly so the charge of the incoming particle will be multiplied and the electronics could detect the electrons. The first prototype of Micromegas presented many issues and upgrades were proposed . To provide a safe conclusion to the detectors function, should the plurality of particles that will pass by each detector be very large. All the information recorded by the electronics can not be studied one by one. Therefore for each element that will be controlled distributions are necessary to be created for each element in order to be controlled and can be made an overview. Of course much of the information to will be recorded may be noisy or even unrelated events, therefore have to be applied appropriate criteria to remove irrelevant information from the distributions that will be created. Through the distributions that will be arose, could be drawn a conclusion about functionality of the detectors an the behavior of detectors under different conditions. The purpose of this thesis was originally the setup of a device composed of a pair of two-dimensional MicroMegas detectors (X, Y). In this process were included the understanding and set-up of electronics that will be used for acquisition of information as well as the assembly (electric power feed, proper grounding and others). Then the recognition and understanding of electronics' signal is important so that it may subsequently be edited. Finally obtaining large amounts of data leads to the necessity of a correct approach of the distributions in order to give conclusions on the operation of detectors usage. In the particular set-up for signal reception is used cosmic radiation that reaches the earth's surface and not any particular beam. This option creates a number of problems and several challenges. Sample acquisition time was quite large, and the range of angles of passing particles sufficiently wide. However the final results obtained were satisfactory. These results can form the basis for the creation of a muon telescope and the creation of an hodoscope that will be able to check the accuracy of third detectors