LaBr3:Ce kristali kullanılarak inorganik sintilasyon dedektörü geliştirilmesi
Development of an inorganic scintillation detector using LaBr3:Ce crystal
Yazar: SELÇUK OKTAY SOLAKCI
Danışman: PROF. DR. İSMAİL BOZTOSUN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Dedektörler = Detectors ; Radyasyon dedektörü = Radiation detector ; Sintilasyon = Scintillation ; Çözünürlük = Solubility ; İyonlaşma dedektörü = Ionization detector

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, INFN-LNS bünyesinde devam etmekte olan, çift yük değişimli ağır iyon çarpışmalarına ait Nükleer Matris Elemanlarının belirlenmesi için yürütülen NUMEN deney düzeneğini geliştirmek amaçlı LaBr3:Ce kristalli inorganik sintilasyon dedektörü yapılmıştır. Dedektör kurulumu için gerekli fotoçoğaltıcı tüp ve elektronik sistem gereksinimleri hem Akdeniz Üniversitesi Nükleer Fizik Laboratuvarı hem de INFN-LNS tarafından sağlanmıştır. Yapılan dedektörün karakteristik özelliklerini belirlemeye yönelik ilk testler, Akdeniz Üniversitesi Nükleer Fizik laboratuvarında yürütülmüştür. Daha sonra testlere INFN-LNS'de devam edilmiş olup burada, dedektörün farklı çalışma gerilimlerinde ve farklı elektronik sistemlerdeki verileri alınarak karakteristik değişimi araştırılmıştır. Elde edilen veriler simülasyon verileri ile karşılaştırılarak dedektörün verimliliği ifade edilmiştir. Elde edilen enerji spektrumları üzerinden yapılan hesaplamalar neticesinde LaBr3:Ce dedektörünün ortalama enerji çözünürlüğü %4,5 olarak hesaplanmıştır. Çalışmanın son aşamasında LaBr3:Ce kristalli sintilasyon dedektörü MAGNEX spektrometre düzeneğine monte edilerek ilk kez ağır iyonların çarpışma deneylerinde test edilmiştir. Deney aşamasında meydana gelen yüksek arka plan saçılmasına rağmen LaBr3:Ce enerji spektrumunda simülasyonla uyumlu enerji pikleri görülmüştür. Sonuç olarak, elde edilen veriler tartışılarak NUMEN sisteminin gelişimi için öneriler sunulmuştur.

Abstract:
Within the scope of this thesis, LaBr3:Ce crystalline inorganic scintillation detector was built to improve the NUMEN experimental setup, which was carried out to determine the Nuclear Matrix Elements of double charge exchange heavy ion collisions, which is ongoing within the INFN-LNS. Photomultiplier tube and electronic system requirements for detector installation were provided by both Akdeniz University Nuclear Physics Laboratory and INFN-LNS. The first tests to determine the characteristic features of the detector were carried out in the Nuclear Physics laboratory of Akdeniz University. Then, the tests were continued in INFN-LNS, where the characteristic change was investigated by taking the data of the detector at different operating voltages and different electronic systems. The efficiency of the detector was expressed by comparing the obtained data with the simulation data. As a result of the calculations made on the energy spectra obtained, the average energy resolution of the LaBr3:Ce detector was calculated as %4,5. At the last stage of the study, the LaBr3:Ce crystalline scintillation detector was mounted on the MAGNEX spectrometer setup and tested for the first time in the collision experiments of heavy ions. Despite the high background scattering that occurred during the experiment phase, energy peaks compatible with the simulation were observed in the LaBr3:Ce energy spectrum. As a result, the obtained data were discussed and suggestions were presented for the development of the NUMEN system.