Study of Lead Tungstate Crystal Scintillators for High Energy Physics Experiments

• Název práce v češtině: Studium vlastností scintilátorů na bázi krystalů wolframátu olova pro experimety ve fyzice vysokých energií.
• Název v anglickém jazyce: Study of Lead Tungstate Crystal Scintillators for High Energy Physics Experiments
• Klíčová slova: PbWO4 scintilátory, ECAL, experiment PANDA
• Klíčová slova anglicky: PbWO4 Scintillators, ECAL, PANDA Experiment
• Akademický rok vypsání: 2016/2017
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: Michael Finger, M.Sc., CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 13.11.2016
• Datum zadání: 13.11.2016
• Datum potvrzení stud. oddělením: 14.02.2017
• Datum a čas obhajoby: 08.02.2018 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 21.07.2017
• Datum odevzdání tištěné podoby: 21.07.2017
• Datum proběhlé obhajoby: 08.02.2018
• Oponenti: Tereza Pavelková
• Konzultanti: RNDr. Ivan Procházka, CSc.

Zásady pro vypracování

1. Seznámit se s projektem experimentu PANDA na FAIR
2. Seznámit se s Eletromagnetickými calorimetry experiemntů PANDA na FAIR a CMS na LHC CERN na bázi PWO scintilátorů.
3. Seznámit se s metodikou testování funkcionálních parametrů PWO scintilátorů pro ECAL na urychlovači mikrotron.
4. Pro jednotlivé PWO vzorky vyrobené různými technologiemi studovat klíčové funkcionální parametry: světelný výtěžek, scintilační kinetiku, fotoluminiscenci, optickou průzračnost a radiační odolnost v polích záření gama na mikrotronu za účelem výběru optimální technologie výroby.

Seznam odborné literatury

1 .PANDA experiment: https://panda.gsi.de/oldwww/
2. R. Rainer Novotny et al., IEEE Trans. on Nucl. Sc. 47 (2000) 1499.
3. CMS Technical Proposal, CERN/LHCC 94-38, LHCC/P1, 1994
4. E. Auffray et al., SCINT99, Proceedings, Moscow, 1999.
5. M. Sulc et al., The study of PbWO-4 crystal scintillators sensitivity to gamma and neutron irradiation, Czech.J.Phys. 49S2 (1999) 183-188
6. J. Blaha et al., Scintillating and light guide fibers in gamma radiation field, Czechoslovak Journal of Physics Supplement, Volume 50, (2000) Issue 1, pp.387-396
7. J. Blaha et al., Radiation damage of light guide fibers in gamma radiation field: On-line monitoring of absorption centers formation, Czech.J.Phys. 54 (2004) B183-B191
8. S Chatrchyan (Yerevan Phys. Inst.) et al. Performance and Operation of the CMS Electromagnetic Calorimeter CMS Collaboration, JINST 5 (2010) T03010
9. S. Chatrchyan et al. CMS Collaboration, The CMS experiment at the CERN LHC, JINST 3 (2008) S08004

Předběžná náplň práce

V současné době vznikla potřeba v použití vysoce kvalitních scintilátorů wolframátu olova (PbWO4, PWO) pro elektromagnetickou kalorimetrii (EMC) v experimetech ve fyzice vysokých energií, například v experimentu PANDA na FAIR (Darmstadt, Německo). Vývojem těchto PWO scintilátorů se zabývá firma CRYTUR v Turnově. Vyrábí se několik serií vzorků krystalů při různých technologických podmínkách. Pro všechny tyto vzorky je třeba studovat světelný výtěžek, scintilační kinetiku, fotoluminiscenci, optickou průzračnost a radiační odolnost v polích záření gama na mikrotronu UJF AV ČR v Praze za účelem výběru optimální technologie výroby.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Presently, there is a demand to apply high-quality lead tungstate (PbWO4, PWO) scintillation material for electromagnetic calorimetry (EMC) in high energy physics experiments in particular for the PANDA experiment at FAIR (Darmstadt, Germany). The development of such lead tungstate crystals was started by CRYTUR company in Turnov. Several series of samples are produced under different technical conditions. All test crystals are to be characterized with respect to light yield, scintillation kinetics, photoluminescence, optical transmittance and radiation hardness studied by gamma-ray irradiation in microtron laboratory of the INP AV CR in Prague to select the best technology production.