Charakterizace směsných radiačních poli z hlediska složeni, spektrometrie a směrového rozložení v experimentech HEP a vesmírných s využitím pokročilých polovodičových detektorů
| Název práce v češtině: | Charakterizace směsných radiačních poli z hlediska složeni, spektrometrie a směrového rozložení v experimentech HEP a vesmírných s využitím pokročilých polovodičových detektorů |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Characterization of mixed radiation fields in terms of composition, spectrometry and directional distribution in HEP and space experiments using advanced semiconductor detectors. |
| Klíčová slova: | identifikace částic|určení směru/tracking|spektrometrie|směsná radiační pole|pixelové polovodičové detektory |
| Klíčová slova anglicky: | particle identification|direction determination / tracking|spectrometry|mixed radiation fields|pixel semiconductor detectors |
| Akademický rok vypsání: | 2020/2021 |
| Typ práce: | disertační práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF) |
| Vedoucí / školitel: | doc. RNDr. Peter Kodyš, CSc. |
| Řešitel: | skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 01.02.2021 |
| Datum zadání: | 01.02.2021 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 01.03.2021 |
| Konzultanti: | doc. Ing. Carlos Granja, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| The identification of individual components of radiation together with the acquisition of spectrometric information and directional distribution is an important part of measuring and analyzing complex radiation fields. Their combination can be used to reconstruct various physical processes taking place in a wide range of radiation environments. The investigation of the doctoral student will be focused on new solutions using state-of-the-art detector systems to capture the shape of traces of detected particles with a focus on Timepix3 / Timepix4 pixel semiconductor detectors with high accuracy measuring the position and time of the charge generated in them. This new detection technology will enable a more detailed characterization of mixed radiation fields, according to, for example, the direction, type and spectra of particles, their charge and fluxes. The actual work will be realized on several levels: theoretical in the form of a model/algorithm, experimental and programmatic. One of the possible results is the creation of a small device with applied algorithms for processing the measured, mixed radiation fields. Applications of the resulting methodology can be found in a wide range of areas, such as large scientific experiments in particle and nuclear physics, particle beam therapy, space weather measurements, aviation. |
| Seznam odborné literatury |
| 1. G. Lutz. Semiconductor Radiation Detectors: Device Physics. Accelerator Physics Series. Springer Berlin Heidelberg, 2001.
2. C. Granja, J. Jakubek, et al., Resolving power of pixel detector Timepix for wide-range electron, proton and ion detection, NIM-A (2018) 3. C. Granja, J. Jakubek, L. Marek, et al., Wide-range tracking and LET-spectra of energetic light and heavy charged particles, Nucl. Instrum. and Methods A 988 (2021) 164901 4. X. Llopart, R. Ballabriga, M. Campbell, et al. Timepix, a 65k programmable pixel readout chip for arrival time, energy and/or photon counting measurements. Nucl. Instrum. Meth. A, 2007. doi:10.1016/j.nima.2007.08.079. 5. T. Poikela, J. Plosila, T. Westerlund, et al. Timepix3: a 65k channel hybrid pixel readout chip with simultaneous ToA/ToT and sparse read-out. Journal of Instrumentation, 2014. doi:10.1088/1748-0221/9/05/c05013. 6. Erik Maddox, et al., Development of a multifunctional particle spectrometer for space radiation imaging, NIM-A 591 (2008) 121-124. |
| Předběžná náplň práce |
| Důležitou součástí měření a analyzování komplexních radiačních polí je identifikace jednotlivých složek záření společně se získáním spektrometrické informace a směrového rozložení. Jejich kombinací lze rekonstruovat různé fyzikální procesy probíhající v široké škále radiačních prostředí. Doktorand bude hledat nová řešení, využívající nejmodernější detektorové systémy umožňující zachytit tvar stop detekovaných částic se zaměřením na pixelové polovodičové detektory Timepix3/Timepix4 s vysokou přesností měření polohy i času v nich vzniklého náboje. Tato nová detekční technologie umožní detailnější charakteristiku směsných radiačních polí, a to dle např. směru, typu a spekter částic, jejich náboje a toků. Vlastní práce bude probíhat na několika úrovních: teoretické ve formě modelu/algoritmu, experimentální a programové. Jeden z možných výsledků je vytvořeni malého zařízeni s aplikovanými algoritmy pro zpracovaní naměřených směsných radiačních polí. Aplikace výsledné metodiky lze najít v širokém spektru oblastí např. velké vědecké experimenty částicové a jaderné fyziky, terapie částicovými svazky, měření vesmírného počasí, letectví. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
| The identification of individual components of radiation together with the acquisition of spectrometric information and directional distribution is an important part of measuring and analyzing complex radiation fields. Their combination can be used to reconstruct various physical processes taking place in a wide range of radiation environments. The investigation of the doctoral student will be focused on new solutions using state-of-the-art detector systems to capture the shape of traces of detected particles with a focus on Timepix3 / Timepix4 pixel semiconductor detectors with high accuracy measuring the position and time of the charge generated in them. This new detection technology will enable a more detailed characterization of mixed radiation fields, according to, for example, the direction, type and spectra of particles, their charge and fluxes. The actual work will be realized on several levels: theoretical in the form of a model/algorithm, experimental and programmatic. One of the possible results is the creation of a small device with applied algorithms for processing the measured, mixed radiation fields. Applications of the resulting methodology can be found in a wide range of areas, such as large scientific experiments in particle and nuclear physics, particle beam therapy, space weather measurements, aviation. |