Simulace a měření mikrokanálkového fotonásobiče (MCP-PMT) ošetřeného depozicí ochranné atomové vrstvy (ALD)
| Název práce v češtině: | Simulace a měření mikrokanálkového fotonásobiče (MCP-PMT) ošetřeného depozicí ochranné atomové vrstvy (ALD) |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Simulation and measurement of microchannel photomultiplier (MCP-PMT) treated by deposition of a protective atomic layer (ALD) |
| Klíčová slova: | mikrokanálkový fotonásobič|MCP-PMT|depozice atomové vrstvy|simulace |
| Klíčová slova anglicky: | MCP-PMT|microchannel plate photomultiplier|atomic layer depozition|simulation |
| Akademický rok vypsání: | 2021/2022 |
| Typ práce: | diplomová práce |
| Jazyk práce: | čeština |
| Ústav: | Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF) |
| Vedoucí / školitel: | Mgr. Tomáš Sýkora, Ph.D. |
| Řešitel: | Mgr. Jakub Bucko - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 22.11.2021 |
| Datum zadání: | 22.11.2021 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 11.04.2023 |
| Datum a čas obhajoby: | 07.09.2023 09:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 20.07.2023 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 20.07.2023 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 07.09.2023 |
| Oponenti: | doc. Vjaceslav Georgiev |
| Zásady pro vypracování |
| Situace: V současné době je již naprosto zřejmé, že časové detektory budou tvořit zásadní komponentu v dalším rozvoji detekčních zařízení, a to nejen ve fyzice vysokých energií [1]. Mikrokanálkový fotonásobič, Micro Channel Plate PhotoMulTiplier (MCP-PMT) [2] je velmi rychlý (a velmi drahý) fotonásobič s rozmanitým využitím a časový detektor na něm založený představuje v současnosti to nejlepší, z pohledu časového rozlišení, co existuje [3]. Kromě toho, že je jeho odezva velmi rychlá, je tato odezva také dosti odolná (v dostatečném rozsahu neměnící se) vůči magnetickému poli [4].
MCP-PMT je použit v řadě současných či připravovaných detektorů času letu (ToF, Time of Flight) [5]. Otevřeným (tj. zatím nikým nevyřešeným) problémem je snižování zisku (gain) těch MCP-PMT, které byly “ošetřeny“ pomocí depozice ochranné atomové vrstvy, ALD (Atomic Layer Deposition), a to ve ve srovnání s MCP-PMT bez ALD [6]. Existují hypotézy a částečné modely [7], jak k poklesu zisku dochází, ale kompletní modely fotonásobiče s MCP-PMT nikoliv. Cíl práce: Pokus o sestrojení modelu MCP-PMT je cílem práce, v jejímž průběhu se student(ka) seznámí s konstrukcí MCP-PMT, získá přístup k datům i možnost si nová data naměřit (či požádat o nová měření). Student(ka) aktivně využije znalosti fyziky (Maxwelovy rovnice, tunelový efekt), matematiky (řešení rovnic modelu) i informatiky (simulace), které získal(a) během dosavadního studia. Pochopení problému může značně urychlit vývoj nového typu MCP-PMT pro vysoké opakovací frekvence signálu (> 20 MHz) [např. na LHC] a ušetřit řadu laboratorních pokusů. |
| Seznam odborné literatury |
| [1] WORKSHOP ON PICO-SECOND TIMING DETECTORS FOR PHYSICS (9-11 September 2021): Contribution List · Indico (cern.ch)
[2] například PHOTOMULTIPLIER TUBES Basics and Applications, Hamamatsu, http://www.bgu.ac.il/~glevi/website/Guides/pmt_handbook_complete.pdf, kap. 4 [3] Sykora T., The ATLAS Forward Proton Time-of-Flight detector: results, experiences and plans, https://indico.cern.ch/event/861104/contributions/4503087/attachments/2307410/3925632/Zurich_2021_ts_AFP_ToF_final.pdf [4] Hattawy M., Xie J., Chiu M., Demarteau M., Hafidi K., May E., Repond J., Wagner R., Xia L., Zorn C., Characteristics of fast timing MCP-PMTs in magnetic fields, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 929, 2019, Pages 84-89, ISSN 0168-9002, https://doi.org/10.1016/j.nima.2019.03.045. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900219303535) [5] Va'vra J., High precision time measurements in future experiments, https://arxiv.org/abs/1906.11322v4 [6] Melikyan, Y., Sykora T., at al., Load capacity and recovery behaviour of ALD-coated MCP-PMTs, NIM A, Volume 949, 1 January 2020, 162854 [7] Guo L., Xin L., Li L., Gou Y., Sai X., Li S., Liu H., Xu X., Liu B., Gao G., He K., Zhang M., Qu Y., Xue Y., Wang X., Chen P., Tian J., Effects of secondary electron emission yield properties on gain and timing performance of ALD-coated MCP, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 1005, 2021, p. 165369, ISSN 0168-9002, https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165369. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900221003533) |