Conceptual design report

ˇ ´ VYSOKE ´ UCEN ˇ Í TECHNICKE ´ CESK E V PRAZE Fakulta jaderná a fyzikálnˇe inˇzenýrská Katedra fyziky

Conceptual design report Detektor doby letu

Praha, 2015

Zloˇ zenie kolabor´ acie Fyzik´ alny koordin´ ator Luk´ aˇ s Kram´ arik Hovorca projektu Vojtˇ ech Pac´ık Simul´ acie, teoretické poˇziadavky Renata Kopeˇ cn´ a Opracovanie scintilaˇcného materiálu, jeho napojenie na foton´ asobiˇc Jindˇ rich Lidrych Marek Matas Konˇstrukcia, uchytenie a tienenie detektoru Jana Fodorov´ a Luk´ aˇ s Kram´ arik Elektronika, koincidenˇcná jednotka Radek Novotn´ y Vojtˇ ech Pac´ık

2

Obsah ´ Uvod

4

1 Kozmick´ eˇ ziarenie 1.1 Vznik a tok kozmického ˇziarenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Detekce kosmického z´ aˇren´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Scintilaˇcn´ı detektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 5 6 6

2 Simulace scintilaˇ cn´ıho procesu 2.1 Geometrie scintil´ atoru . . . . 2.2 Svˇetlovod . . . . . . . . . . . 2.3 Pr˚ uchod mion˚ u detekˇcn´ı ˇc´ ast´ı 2.4 Pr˚ ubˇeh sign´ alu . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

3 Opracov´ an´ı scintil´ atoru a jeho pˇ ripojen´ı na foton´ asobiˇ c 4 Elektronika pro TOF kosmick´ ych mion˚ u 4.1 Koincidence . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Testován´ı aparatury . . . . . . . . . . . . 4.3 Obvod doby letu . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 TDC . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 FPGA . . . . . . . . . . . . . . . .

7 7 8 9 10 12

. . . . .

13 13 15 15 16 16

5 Konˇ strukcia detektoru doby letu 5.1 Nosné ˇcasti detektoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Upevnenie detekˇcn´ ych dielov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Tienenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 17 17 19

Z´ aver

22

3

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

´ Uvod T´ ato pr´ aca predstavuje koncepˇcn´ y dizajn Detektoru doby letu (Time of flight - TOF) kozmick´ ych mi´ onov. Takéto detektory sa pouˇz´ıvaj´ u na viacer´ ych vel’k´ ych experimentoch jadrovej a ˇcasticovej fyziky (napr. ALICE a DIRAC v CERN, CDF v FERMILAB). Náˇs detektor bude schopn´ y merat’ vlastnosti kozmick´ ych mi´ onov, ktoré s´ u najzast´ upenejˇsou zloˇzkou kozmického ˇziarenia a dosahuj´ u vysoké energie, najˇcastejˇsie na u ´rovni aˇz 4 GeV [1]. V tomto texte je pop´ısan´ y n´ avrh zhotovenia jednotliv´ ych prvkov detektoru. V prvej ˇcasti je teoretick´ yu ´vod k sekund´ arnemu kozmickému ˇziareniu, spolu s podrobnejˇs´ım odˆ ovodnen´ım merania pr´ ave mi´ onov. Takisto je predstaven´ y princ´ıp fungovania scintilaˇcn´ ych detektorov typu TOF. V d’alˇsej kapitole s´ u zhrnuté v´ ysledky naˇsich simul´ aci´ı, ktoré tvoria teoretick´ y podklad pre samotné zostrojenie detektoru, najm¨ a ˇco sa t´ yka rozmerov scintilaˇcnej oblasti. V´ ysledky tejto simul´ acie s´ u pouˇzité pri opracovan´ı scintilátoru a jeho napojen´ı na fotonásobiˇc. Popis v´ yslednej geometrie scintil´ atora, pre ktor´ u sme sa rozhodli je v d’alˇsej ˇcasti. Posledn´ ym, prvkom priamo pripojen´ ym na detekˇcn´ u ˇcast’ je koincidenˇcn´ y obvod, ktorého prvky ’ s´ u pop´ısané v d alˇsej kapitole. Nakoniec uvedieme n´ aˇs pl´ an konˇstrukcie, na ktor´ u bude detektor pripevnen´ y, ale ktorá sl´ uˇzi aj ’ na tienenie voˇci neˇziad´ ucemu pozadiu a mus´ı byt dostatoˇcne odoln´ a pri presunoch alebo v´ ymen´ ach jednotliv´ ych komponentov detektoru.

4

Kapitola 1

Kozmick´ eˇ ziarenie 1.1

Vznik a tok kozmick´ eho ˇ ziarenia

Sekund´ arne kozmické ˇziarenie je sp´rˇska (pr´ ud) ˇcast´ıc v zemskej atmosfére, ktoré vznikli ako dˆ osledok interakci´ı ˇcast´ıc primárneho kozmického ˇziarenia s atmosférou. Práve kvˆ oli tejto závislosti energetické a ˇcasticové spektrum sekund´ arneho silne závis´ı na spektre primárneho ˇziarenia. Väˇcˇsina ˇcast´ıc primárneho ˇziarenia s´ u prot´ ony. Ich interakcia s ˇcasticami atmosféry vyvoláva tzv. hadrónové kaskády. Pri nich s´ u produkované najm¨ a l’ahké mez´ ony, tj. pi´ ony a kaóny. Neutrálne pi´ ony sa rozpadaj´ u na 2 fotóny, ktoré iniciuj´ u elektromagnetické kaskády (sp´rˇsky) v atmosfére. T´ ato komponenta sekund´ arneho ˇziarenia patr´ı medzi jej m¨ akk´ u zloˇzku (soft component). Rozpady ostatn´ ych ˇcast´ıc prebiehaj´ u nasleychto rozpadov sa dovne: π + → µ+ + νµ , π − → µ− + νµ , K + → µ+ + νµ a K − → µ− + νµ . Mióny z t´ mˆ oˇzu takisto d’alej rozpadat’, a prispievat’ tak do mäkkej komponenty sekund´ arneho ˇziarenia. Energetická strata mi´ onov, ktoré sa nerozpadn´ u v atmosfére je na u ´rovni 1,8 GeV. Na u ´rovni mora tvoria takéto mi´ ony 80% vˇsetk´ ych nabit´ ych ˇcast´ıc sekund´ arneho ˇziarenia. Zvyˇsok s´ u spom´ınané sekund´ arne hadróny. Na Obr. 1.1 mˆ oˇzeme vidiet’ tok sekund´ arnych ˇcast´ıc s energiou väˇcˇsou ako 1 GeV v atmosfére. Pozorujeme, ˇze tok neutr´ın je jedin´ ym, ktor´ y st´ upa. Je to dˆ osledkom ich vysokej prenikavosti, ako i t´ ym, ˇze vznikaj´ u vo vˇsetk´ ych vyˇsˇsie uveden´ ych rozpadoch. Do v´ yˇsky cca 9 km dokonca prevládaj´ u primárne nukleóny s vysok´ ymi energiami nad mi´ onmi, potom uˇz prevládaj´ u len mi´ ony. Elektromagnetická a hadrónová komponenta s´ u oproti tej mi´ onovej silne potlaˇcené.

Obr. 1.1: Z´ avislost’ toku jednotliv´ ych ˇcast´ıc sekund´ arneho ˇziarenia na atmosferickej v´ yˇske a h´lbke. Prevzaté z [1].

5

Na Obr. 1.1 takisto sledujeme toky jednotliv´ ych druhov ˇcast´ıc na Zemskom povrchu. Pozorujeme, ˇze najvyˇsˇs´ı je tok neutr´ın. Tie s´ u, kvˆ oli ich vysokej prenikavosti, pre n´ as technicky nedetekovatel’né. Tok nukleónov je na u ´rovni 1 m−2 s−1 , pre elektróny, pozitr´ ony a nabité pi´ ony je to pribliˇzne 0.1 −2 −1 ’ m s . Detekcia t´ ychto ˇcast´ıc je st aˇzen´ a naopak kvˆ oli ich typicky krátkym interakˇcn´ ym d´lˇzkam v −2 −1 materi´ aloch. My sa obmedz´ıme na detekciu mi´ onov, ktor´ ych tok je aˇz 100 m s a maj´ u dobr´ u prenikavost’ v materi´ aloch. Ostatné ˇcastice kozmického ˇziarenia bud´ u tvorit’ pozadie merania, ktoré sa budeme snaˇzit’ odtienit’.

1.2

Detekce kosmick´ eho z´ aˇ ren´ı

Existuje nˇekolik zp˚ usob˚ u, jak detekovat kosmické záˇren´ı. Registrace a mˇeˇren´ı kosmického záˇren´ı lze provést napˇr. pomoc´ı: • detekce fluorescenˇcn´ıho svˇetla vznikaj´ıc´ıho v atmosféˇre ˇ ˇ • Cerenkovova detektoru mˇeˇrit Cerenkovovo ˇzáˇren´ı, které vznik´ a v atmosféˇre • scintilaˇcn´ıho detektoru • kosmick´ ych sond a balon´ ych experiment˚ u. V naˇsem pˇr´ıpadˇe, budeme detektorem mˇeˇrit dobu letu mion˚ u. V pˇr´ıpadˇe detektoru typu TOF se jako nejv´ yhodnˇejˇs´ı jev´ı ho postavit na principu scintilaˇcn´ıho detektoru.

1.3

Scintilaˇ cn´ı detektor

Metoda detekce je zaloˇzena na principu pˇrevodu absorbované energie ionizuj´ıc´ıho záˇren´ı na energii foton˚ u z oblasti viditelného z´ aˇren´ı. Pˇrevod prob´ıh´ a pr´ avˇe pomoc´ı scintilaˇcn´ıho materi´ alu. Takto vzniklé fotony jsou poté svˇetlovodem odvedeny na fotocitliv´ y prvek, coˇz je v naˇsem pˇr´ıpadˇe fotonásobiˇc. Foton´ asobiˇc sebrané fotony pˇrevede na impulzn´ı elektrick´ y sign´ al, kter´ y n´ aslednˇe jde do vyˇc´ıtac´ı elektroniky. Podle pouˇzitého scintilaˇcn´ı materi´ alu lze scintilátory dˇelit na organické a anorganické. Scintilace v organickém materi´ alu, kter´ y pouˇz´ıváme pro konstrukci naˇseho detektoru, je zaloˇzena na emisi foton˚ u pˇri deexcitaci π-elektron˚ u. Tento jev se naz´ yv´ a luminiscence a lze ho pozorovat u aromatick´ ych molekul.

6

Kapitola 2

Simulace scintilaˇ cn´ıho procesu 2.1

Geometrie scintil´ atoru

Geometrii svˇetlovodu jsme simulovali pomoc´ı programu ROOT. 2D simulace n´ am umoˇznila zkoumat vliv rozmˇer˚ u scintilaˇcn´ı ˇc´ asti na jej´ı u ´ˇcinnost. D˚ uleˇzitou roli pˇri rozhodován´ı o geometrii scintil´ atoru sehrály vlastnosti PMMA. Jde o Monte Carlo simulaci, jeˇz jsme pˇrevzali z ?? a upravili. V simulaci ˇ astice definujeme tvar scinitl´ atoru, poˇcet generovan´ ych ˇcástic a pevn´ y poˇcet vygenerovan´ ych foton˚ u. C´ ’ jsou generovány bud n´ ahodnˇe nebo v pevn´ ych bodech, fotony vylétávaj´ı do vˇsech smˇer˚ u se stejnou pravdˇepodobnost´ı. Program sleduje dr´ ahu foton˚ u, urˇcuje, zda a pod jak´ ym u ´hlem se fotony odraz´ı od stˇeny, a poˇc´ıtá, kolik jich dorazilo do ˇc´ asti napojené na svˇetlovod. Dále zapisuje do histogramu ˇcas, za kter´ y fotony doraz´ı do detekoru. V simulaci nejprve nadefinujeme tvar scintilátoru. Poté zaˇcne cyklus pˇres vˇsechny ˇcástice. V jednom kroku tohoto cyklu nadefinujeme bod, kde ˇcástice prolet´ı scintilátorem a poté se spust´ı cyklus pˇres vˇsechny fotony. Jednotlivé fotony vylét´ avaj´ı pod n´ ahodn´ ym u ´hlem. Pro kaˇzd´ y foton n´ asleduje cyklus odraz˚ u. Pˇri kaˇzdé zmˇenˇe smˇeru dr´ ahy letu fotonu (odrazu od stˇeny) se kontroluje, zda-li foton nevyletˇel ze scintilátoru. To nast´ avá, pokud foton pˇrekroˇc´ı mezn´ı u ´hel. Dále se kontroluje, zda nepˇrekroˇcil dolet ve scintilátoru jeden metr (v tˇechto pˇr´ıpadech cyklus pˇres tento foton konˇc´ı) a zda nedorazil do okénka fotonásobiˇce (foton se zapoˇc´ıt´ a jako doˇsl´ y do fotonásobiˇce). Pokud tyto vˇsechny podm´ınky splnil, foton se odraz´ı od stˇeny a cyklus se opakuje.

Obr. 2.1: Ilustrace pr˚ uchodu foton˚ u scintilátorem o rozmˇerech 70×10×5 cm3 . Na Obr. 2.1 je ilustrace simulace pr˚ uchodu jednoho mionu o vzniku 200 foton˚ u scintilátorem o velikosti 70×10×5 cm3 . Tento poˇcet foton˚ u slouˇz´ı jen k ilustraci geometrie, nen´ı podloˇzen ˇzádnou fyzikáln´ı motivac´ı. V tomto konkrétn´ım pˇr´ıpadˇe je u ´ˇcinnost 10%, ˇcervenˇe je zv´ yraznˇena ˇcást napojen´ a na fotonásobiˇc. Zkoumali jsme, jak´ y je rozd´ıl v u ´ˇcinnosti scintilátoru, pokud dojde ke scintilaci v zadn´ı ˇc´ asti ´ detektoru a v bl´ızkosti fotonásobiˇce. Uˇcinnost jsme brali jako pod´ıl foton˚ u, které dolet´ı do plochy 7

50 40 30 20 10 0

8 6 4 2 0 0

10

20

30

40

50

Ucinnost [%]

[cm]

napojené na fotonásobiˇc a celkového poˇctu foton˚ u vytvoˇren´ ych ve scintilátoru. Simul´ ator jsme rozdˇelili na 10×70 ˇctverc˚ u, v kaˇzdém jsme vytvoˇrili 750 foton˚ u. Jak se ukázalo (Obr. 2.2), pro tento scintil´ ator m´ısto pr˚ uletu mionu nehraje roli. Zkoumali jsme i pˇr´ıpad, kdy je povrch scintilátoru opatˇren dokonale odrazivou plochou. Jak je vidˇet na Obr. 2.3, ani v tomto pˇr´ıpadˇe na m´ıstˇe scintilace (tzn. m´ıstˇe pr˚ uletu mionu) nez´ aleˇz´ı. Chyba tohoto odhadu uˇcinnosti nepˇrekroˇc´ı 2 %.

60

[cm]

50 40 30 20 10 0

8 6 4 2 0 0

10

20

30

40

50

Ucinnost [%]

[cm]

Obr. 2.2: Efektivita scintil´ atoru o rozmˇerech 70×10 cm2 v závislosti na m´ıstˇe, kde doˇslo ke scintilaci.

60

[cm]

Obr. 2.3: Efektivita scintil´ atoru opatˇreného dokonale odrazivou plochou o rozmˇerech 70×10 cm2 v závislosti na bodu, kde doˇslo ke scintilaci. Rozmˇery scintil´ atoru jsme urˇcili taktéˇz pomoc´ı simulac´ı v ROOTu. Na Obr. 2.5 je vykreslena závislost u ´ˇcinnosti scintil´ atoru na délce ˇc´ asti scintilátoru nahrazuj´ıc´ı svˇetlovod. Jak je z obr´ azku vidˇet, maximáln´ı u ´ˇcinnosti dos´ ahneme pˇri délce opracované ˇcásti zhruba 5 cm.

2.2

Svˇ etlovod

Vzhledem k omezen´ ym rozmˇer˚ um fotonásobiˇce (pr˚ umˇer vstupn´ıho okénka fotonásobiˇce je dle v´ yrobce 45 mm) jsme diskutovali, zda svˇetlo svést pomoc´ı svˇetlovodu pˇr´ımo do fotonásobiˇce, nebo zda svˇetlovod v˚ ubec nepouˇz´ıt. Simulace ukázaly, ˇze pouˇzit´ı svˇetlovodu pouze sn´ıˇz´ı u ´ˇcinnost na maximálnˇe asi 8%, coˇz by vedlo pouze ke slabˇs´ımu sign´ alu, jehoˇz ˇs´ıˇrku by pouˇzit´ı svˇetlovodu nezlepˇsilo. V tˇechto simulac´ıch jsme uvaˇzovali rozmˇery scintil´ atoru 70×10×5 cm3 . K nˇemu jsme pˇridali svˇetlovod a zapoˇc´ıtali vliv lomu svˇetla na rozhran´ı scintil´ atoru a svˇetlovodu. Samotn´ y scintilaˇcn´ı materi´ al uprav´ıme do tvaru jako na Obr. 2.1. Pˇri tomto designu jsme diskutovali dvˇe moˇznosti napojen´ı na fotonásobiˇc, zn´ azornˇen´ ych na Obr. 2.4), tedy geometrie, kdy scintil´ ator pˇrekr´ yv´ a okénko fotonásobiˇce a kdy je tomu naopak. Pro jednoduchost jsme pˇredpokládali, ˇze paprsky dolet´ı homogennˇe do ˇcervené plochy na Obr. 2.1. Jak je vidˇet z Obr. 2.5, kde jsme pˇredpokládali v´ yˇsku scintilátorového okénka dokonce 5 cm jako v

8

ˇ (b) Ctverec v kruhu

(a) Kruh ve ˇctverci

Obr. 2.4: Geometrie napojen´ı scintilátoru na fotonásobiˇc. pˇr´ıpadˇe na Obr. 2.4a, a z Obr. 2.6, kde jsme pouˇzili geometrii z Obr. 2.4b, rozd´ıl v u ´ˇcinnostech je minimáln´ı. Z tˇechto d˚ uvodu byla zvolena geometrie na Obr. 2.4a. 11.5

Ucinnost [%]

11 10.5 10 9.5 9 8.5 0

5

10 Delka [cm]

15

20

Obr. 2.5: Efektivita scintil´ atoru o rozmˇerech 70×10×5 cm3 v závislosti na délce svˇetlovodné ˇc´ asti scitil´ atoru pˇri pouˇzit´ı geometrie na Obr. 2.4a.

11.5

Ucinnost [%]

11 10.5 10 9.5 9 8.5 0

5

10 Delka [cm]

15

20

Obr. 2.6: Efektivita scintil´ atoru o rozmˇerech 70×10×5 cm3 v závislosti na délce svˇetlovodné ˇc´ asti scitil´ atoru pˇri pouˇzit´ı geometrie na Obr. 2.4b.

2.3

Pr˚ uchod mion˚ u detekˇ cn´ı ˇ c´ ast´ı

Pomoc´ı programu Geant4 [3], [4] jsme zkoumali energii deponovanou ve scintilátoru. Pro dopadaj´ıc´ı miony o stˇredn´ı energii 4 GeV z´ avis´ı mnoˇzstv´ı deponované energie line´ arnˇe na tlouˇst’ce scintilátoru a 9

Tlouˇst’ka detektoru [mm] 25 30 40 50

Stˇredn´ı deponovan´ a energie [MeV] 5,96 ± 0,02 7,11 ± 0,02 9,44 ± 0,02 11,95 ± 0,03

Tabul’ka 2.1: Stˇredn´ı deponovan´ a energie z mionu o stˇredn´ı energii 4 GeV pro r˚ uzné tlouˇst’ky scintilátoru. Cas letu

events

events

Cas letu

6000

5000

Mean 3.766 ± 0.008563

4000

4000

3000

3000

2000

2000

1000

1000

0 0

Mean 3.793 ± 0.008229

5000

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0

18 20 time [ns]

2

4

6

8

10

12

14

16

18 20 time [ns]

(b) S odrazivou u ´ pravou.

(a) Bez odrazivé u ´pravy.

Obr. 2.7: Doba letu za kterou foton dolet´ı do fotonásobiˇce. tedy ovlivˇ nuje v´ ysledn´ y sign´ al. Srovnán´ı deponované energie pro r˚ uzné tlouˇst’ky je v Tab. 2.1. Tyto simulace d´ ale ukázaly, ˇze vzhledem k dostateˇcnˇe velké energii nalétávaj´ıc´ıch mion˚ u je stˇredn´ı deponovan´ a energie v obou ˇc´ astech scintil´ atoru stejná bez ohledu na vzdálenost mezi bloky scintilátoru.

2.4

Pr˚ ubˇ eh sign´ alu

Pomoc´ı Geant4 jsme urˇcili stˇredn´ı deponovanou energii ve scintilátoru na 11,95 ± 0,03 MeV. Pˇetina této energie je skuteˇcnˇe pˇretvoˇrena na fotony o délce 430 nm [10]. Pouˇzit´ım vztahu pro energii fotonu E hc , E= λ kde h je Planckova konstanta, c rychlost svˇetla ve vakuu a λ vlnová délka, dostaneme zhruba 830 000 foton˚ u na pr˚ ulet jedné ˇc´ astice. Dle [2] plat´ı pro ˇcasovou z´ avislost intenzity vztah I ∝ e−

t/ τ

,

kde τ znaˇc´ı dobu dosvitu scintil´ atoru, tedy dobu mezi ukonˇcen´ım excitace a vyz´ aˇren´ım fotonu. V pˇr´ıpadˇe PMMA je τ = 2, 5 ns. Na Obr. 2.7 vid´ıme v´ ysledn´ y histogram doby, za kterou ˇcástice dolet´ı do fotonásobiˇce. Dobu, za kterou foton doraz´ı do fotonásobiˇce, jsme vypoˇc´ıtali z délky dr´ ahy letu foton˚ u 8 a z pˇredchoz´ıho vztahu. Pˇredpokládali jsme, ˇze fotony se v PMMA pohybuj´ı rychlost´ı 3.10 m/s. Kvantová u ´ˇcinnost fotokatody je stanovena na 25% [6] zes´ılen´ı fotonásobiˇce je 106 [6]. Pomoc´ı základn´ıho vztahu pro proud I = n´ aboj/ˇcas tedy m˚ uˇzeme z doby letu fotonu vypoˇc´ıtat pˇredpokládan´ y pr˚ ubˇeh sign´ alu. Ve fotonásobiˇci dojde ke zpoˇzdˇen´ı sign´ alu a ke gaussovskému rozmaz´ an´ı se stˇredn´ı kvadratickou odchylkou σ = 1,27 ns. V´ ysledné tvary sign´ alu pro povrch bez a s odrazivou u ´pravou jsou na Obr. 2.8. V´ ysledn´ y tvar m˚ uˇze b´ yt ovlivnˇen pouˇzit´ım pouze 2D simulace. Doba n´ abˇehu sign´ alu nav´ıc záleˇz´ı na m´ıstˇe, kde doˇslo ke scintilaci. 10

Proud I [nA]

I [nA]

Proud 3500

7.08 ± 0.00909

Mean

4000

Mean

3500

7.095 ± 0.008716

3000

3000 2500

2500 2000

2000 1500

1500 1000

1000 500 0 0

500 2

4

6

8

10

12

14

16

0 0

18 20 time [ns]

(a) Bez odrazivé u ´pravy.

2

4

6

8

10

12

14

16

(b) S odrazivou u ´ pravou.

Obr. 2.8: V´ ysledn´ y pr˚ ubˇeh sign´ alu I = I(time).

11

18 20 time [ns]

Kapitola 3

Opracov´ an´ı scintil´ atoru a jeho pˇ ripojen´ı na foton´ asobiˇ c Volba organického materi´ alu byla provedena z d˚ uvodu moˇznost´ı jeho opracovan´ an´ı na poˇzadované rozmˇery, které jsme z´ıskali z proveden´ ych simulac´ı. Pro detektor je pouˇzit scintilátor od spoleˇcnosti ENVINET[5] vyroben´ y z materi´ alu, kter´ y je oznaˇcován jako SP32[5]. Technické parametry tohoto materi´ alu jsou uvedené v Tab.3.1. Hustota Index lomu Bod mˇeknut´ı Svˇeteln´ y v´ ykon Doba dosvitu Vlnová délka max.

1,03g/cm 3 1,57 ◦ 70 C aˇz 75◦ C 65%ns 2,5ns vyzaˇrován´ı 420 aˇz 440nm

Tabul’ka 3.1: Technické vlastnosti scintilaˇcn´ıho materi´ alu SP32 (PMMA). Pˇrevzato z [5].

Jako fotonásobiˇc je pouˇzit v´ yrobek nesouc´ı oznaˇcen´ı 9813BQ [6]. Okénko s indexem lomu 1.46 tohoto fotonásobiˇce m´ a aktivn´ı polomˇer 46mm. Okénko, jak je zobrazeno na Obr.3.1, je transparentn´ı pro fotony s vlnovou délkou 160 - 630 nm. Podrobnˇejˇs´ı technick´ y popis lze nalézt v [6].

Obr. 3.1: Spektráln´ı u ´ˇcinnost fotonásobiˇce. Pˇrevzato z [6]. Jako v´ ychoz´ı pro sestrojen´ı scintil´ atoru bude pouˇzit scintilátorov´ y blok o rozmˇerech 70×10×5 cm3 . Jeho u ´pravy budou prob´ıhat v souladu s v´ ysledky simulace. Plocha scintilátoru bude spojena s plochou fotonásobiˇce optickou pastou, která d´ıky indexu lomu bl´ızkému indexu lomu skla a scintilátoru sn´ıˇz´ı ztr´ aty pˇri prostupu svˇetla. Ostatn´ı ˇc´ asti povrchu scintilátoru budou nav´ıc obaleny hlin´ıkovou foli´ı tak aby byly d´ ale sn´ıˇzeny ztr´ aty svˇetla vzniklého pr˚ uletem nabité ˇcástice pˇri jeho odrazech. 12

Kapitola 4

Elektronika pro TOF kosmick´ ych mion˚ u Návrh elektroniky, jej´ıˇz c´ılem je nejen statistické urˇcen´ı poˇctu mion˚ u, které prolet´ı detektorem, ale i urˇcen´ı doby letu TOF, je rozdˇelen na dvˇe ˇcásti. Prvn´ı z nich je koincidence, jej´ıˇz u ´ˇcelem je zaznamen´ an´ı pr˚ uletu mionu obˇema scintilátory a rozliˇsen´ı tˇechto ud´ alost´ı od situac´ı, kdy ˇcastice prolet´ı pouze jedn´ım ze scintilátor˚ u, tj. tˇech, které tvoˇr´ı nechtˇené pozad´ı pro urˇcen´ı doby letu detekovan´ ych ˇcástic. Druhou ˇcást´ı je pak samotn´ y obvod urˇcuj´ıc´ı dobu letu ˇcástic. Tento obvod mus´ı b´ yt schopen zaznamenat pr˚ ulet mionu jednotliv´ ymi scintilátory a pˇriˇradit k tˇemto ud´ alostem ˇcasov´ y u ´daj. Zde hraje d˚ uleˇzitou roli v´ ystup koncidenˇcn´ıho obvodu, kter´ y slouˇz´ı jako ukazatel toho, ˇze mˇeˇr´ıme dobu pr˚ uletu jednoho identického mionu mezi dvˇema scintilátory.

4.1

Koincidence

Schéma koincidenˇcn´ıho obvodu je zachyceno na Obr. 4.1. Pˇri pr˚ uletu mionu scintilátorem dojde k vytvoˇren´ı sprˇsky foton˚ u, které jsou zachyceny fotokatodou a prostˇrednictv´ım fotonásobiˇce (PMT) pˇrevedeny na elektrick´ y sign´ al. µ

PMT Horn´ı pad

Diskriminátor LeCroy 621BL

Koincidenˇcn´ı jednotka

-HV

PMT Doln´ı pad

LeCroy 622


Obr. 4.1: Blokové schéma koincidenˇcn´ıho obvodu. Pˇreruˇsované ˇsipky oznaˇcuj´ı oddˇelen´ y v´ ystup z diskrimin´ ator˚ u vstupuj´ıc´ı do druhé ˇc´ asti obvodu mˇeˇr´ıc´ıho dobu letu. Pˇresnost fotonásobiˇc˚ u velmi ovlivˇ nuje rozliˇsovac´ı schopnost celé aparatury. Zde je pouˇzit fotonásobiˇc 9813BQ [6], kter´ y dod´ avá firma Envinet spolu s nap´ ajec´ı patic´ı. Napájec´ı patice je v podstatˇe napˇet’ov´ y dˇeliˇc slouˇz´ıc´ı k nap´ ajen´ı elektrod fotonásobiˇce kaskádnˇe rostouc´ım napˇet´ım, coˇz zp˚ usobuje zesilovac´ı efekt. Rozmˇery fotonásobiˇce jsou zachyceny na Obr. 4.2. N´ıˇze uvád´ıme nˇekteré d˚ uleˇzité technické parametry fotonásobiˇce. 13

• Zes´ılen´ı: 105 − 106 • Napájec´ı napˇet´ı: 1.2 kV • Maxim´ aln´ı proud tekouc´ı anodou: 100 µA • Nábˇehová doba jednoho detekovaného elektronu: 2 ns • FWHM ˇs´ıˇrka jednoho detekovaného elektronu: 3 ns

Obr. 4.2: Rozmˇery fotonásobiˇce v mm. Vlevo n´ akres bez nap´ ajec´ı patice, vpravo s pˇripojenou patic´ı [6]. Foton´ asobiˇce jsou nap´ ajeny pomoc´ı zdroje vysokého napˇet´ı Bertan 225 [7] od firmy Spellman. Sign´ al je na tomto vysokém napˇet´ı modulován, proto mus´ı b´ yt vyˇc´ıtán skrze oddˇelovac´ı kondenzátor, jehoˇz schéma je zachyceno na Obr. 4.3. Velikost kapacity kondenzátoru u ´zce souvis´ı s rychlost´ı odezvy celé aparatury na pˇr´ıchoz´ı sign´ al.

Obr. 4.3: Schéma nap´ ajec´ıho ˇclenu s kondenzátorem slouˇz´ıc´ıho pro odˇelen´ı sign´ alu od vysokého napˇet´ı. Sign´ al z fotonásobiˇce d´ ale putuje skrze velmi citliv´ y a rychl´ y diskriminátor LeCroy 621BL [8], kter´ y po pˇrekroˇcen´ı prahového napˇet´ı vygeneruje obdéln´ıkov´ y pulz. Ten je n´ aslednˇe pˇriveden na koincidenˇcn´ı jednotku LeCroy 622 [9]. V pˇr´ıpadˇe, kdy se na jej´ım vstupu objev´ı dva takto vygenerované pulzy v pˇrekryvu, pak je v´ ystupem obdéln´ıkov´ y pulz konstantn´ı délky signalizuj´ıc´ı, ˇze doˇslo ke koincidenci. Pro potˇreby mˇeˇren´ı doby letu mion˚ u, tj. pˇresného urˇcen´ı ˇcasov´ ych u ´daj˚ u okamˇzik˚ u pr˚ uletu mionu jednotliv´ ymi scintil´ atory, je nutné rozdˇelit v´ ystup z diskriminátor˚ u na dva sign´ aly, kdy vˇzdy jeden z nich slouˇz´ı jako vstup do obvodu pro urˇcen´ı doby letu (na schématu zn´ azornˇen pˇreruˇsovanou ˇsipkou). 14

4.2

Testov´ an´ı aparatury

Pˇri testován´ı v´ ysledku celého koincidenˇcn´ıho obvodu, tj. samotné koincidence, jsme vytvoˇrili umˇele zpoˇzden´ y sign´ al. Toho jsme dos´ ahli tak, ˇze jsme rozdˇelili v´ ystupn´ı sign´ al z jednoho scintilátoru na dva a ty jsme pˇrivedli na pˇr´ısluˇsné kan´ aly diskriminátoru. V´ ysledek je zachycen na Obr. 4.4, kde m˚ uˇzeme vidˇet p˚ uvodn´ı sign´ al, totoˇzn´ y zpoˇzdˇen´ y sign´ al a v´ ystup z koincidenˇcn´ı jednotky pˇri ud´ alosti triggerované na p˚ uvodn´ı (tmavˇemodr´ y) sign´ al pˇrich´ azej´ıc´ı ze scintilátoru.

(a)

(b)

Obr. 4.4: Sn´ımek multikan´ alového osciloskopu pˇri testován´ı koincidence. Tmavomodr´ a barva ukazuje p˚ uvodn´ı sign´ al pˇrich´ azej´ıc´ı ze scintil´ atoru, svˇetlemodr´ a barva znaˇc´ı tent´ yˇz, ale zpoˇzdˇen´ y sign´ al a fialová je v´ ystup z koincidenˇcn´ı jednotky. Sn´ımek (b) ukazuje detail ˇs´ıˇrky vstupn´ıch sign´ al˚ u.

4.3

Obvod doby letu


Koincidenˇcn´ı jednotka LeCroy 622

TDC busy logic

(FPGA nebo vlastn´ı obvod)


Obr. 4.5: Blokové schéma obvodu doby letu. D˚ uleˇzitou roli pˇri urˇcen´ı doby letu je v´ ystup z v´ yˇse diskutovaného koincidenˇcn´ıho obvodu. Ten slouˇz´ı jako tzv. busy logic, kdy je po dobu v´ ystupn´ıho pulzu zabr´ anˇeno nab´ır´ an´ı dalˇs´ıch event˚ u, coˇz by mˇelo zabr´ anit ˇspatné interpretaci mˇeˇren´ ych ud´ alost´ı a v´ ysledk˚ u. Pˇr´ıkladem nesprávnˇe urˇcené doby letu je situace, kdy by doˇslo k pr˚ uletu dvou r˚ uzn´ ych mion˚ u pouze jedn´ım scintilátorem s mal´ ym ˇcasov´ ym rozestupem. Pˇri n´ avrhu druhé ˇc´ asti aparatury, tj. obvodu doby letu zachyceném na Obr. 4.5, byly uvaˇzovány dvˇe moˇznosti, které d´ ale diskutujeme a uvedeme v´ yhody a nev´ yhody. Jedná se o vyuˇzit´ı time-to-digital pˇrevodn´ıku (TDC) nebo modulu FPGA (Field-Programmable Gate Array).

15

4.3.1

TDC

Pˇri pouˇzit´ı hotového time-to-digital pˇrevodn´ıku, jako je napˇr´ıklad MAX35101 [12] od spoleˇcnosti Maxim integrated, je tˇreba vytvoˇrit vlastn´ı integrovan´ y obvod, kter´ y by zajiˇst’oval vˇsechny ostatn´ı potˇrebné funkce k urˇcen´ı doby letu. V´ yhodou je koneˇcn´ a hodnota ˇcasového rozliˇsen´ı, které se pohybuje okolo 20 ps. Znaˇcnou nev´ yhodou tohoto ˇreˇsen´ı je velice obt´ıˇzn´ y n´ avrh a n´ asledná konstrukce ploˇsn´ ych spoj˚ u. Dalˇs´ım problémem je jedno´ uˇcelovost a finanˇcn´ı n´ aroˇcnost takového ˇreˇsen´ı, pˇriˇcemˇz TDC poˇzadované kvality jsou dostupné pouze v USA.

4.3.2

FPGA

ˇ sen´ı prostˇrednictv´ım modulu FPGA je zaloˇzeno na Virtex-6 FPGA ML605 v´ Reˇ yvojovém kitu, kde je moˇzné si jednotlivé ˇc´ asti obvodu prostˇrednictv´ım softwaru naprogramovat. Koneˇcné ˇcasové rozliˇsen´ı, kterého lze pˇri realizaci tohoto ˇreˇsen´ı dos´ ahnout je pˇribliˇznˇe 50 ps, coˇz je sice 2,5 krát v´ıce, neˇz v pˇr´ıpadˇe TDC. V´ yhodou tohoto ˇreˇsen´ı je vysok´ a variabilita FPGA modulu, coˇz n´ am umoˇzn´ı dynamicky mˇenit schopnosti celého zaˇr´ızen´ı. Také obsahuje ethernetov´ y port, skrze kter´ y je moˇzné exportován´ı namˇeˇren´ ych dat. Dalˇs´ı v´ yhodou je dostupnost tohoto zaˇr´ızen´ı. Nev´ yhodou je nutn´ a znalost programovac´ı jazyka VHDL. Oproti prvému ˇreˇsen´ı je zde nutn´ a obt´ıˇzn´ a implementace pˇrevodu time-to-digital. Existuj´ı ovˇsem veˇrejnˇe pˇr´ıstupné knihovny, jako napˇr. projekt Open source TDC core for FPGAs [11], kter´ y tuto funkci zahrnuje.

16

Kapitola 5

Konˇ strukcia detektoru doby letu Konˇstrukˇcné vyhotovenie detektoru doby letu je rozdelené do dvoch ˇcast´ı - prvá predstavuje vyhotovenie nosn´ ych ˇcast´ı detektoru a upevnenie jednotliv´ ych detekˇcn´ ych dielov, druhá ˇcast’ vyhotovenia zabezpeˇcuje tienenie citliv´ ych oblast´ı detektoru.

5.1

Nosn´ eˇ casti detektoru

Pri konˇstrukci´ı mus´ıme brat’ do u ´vahy rozmery a hmotnosti jednotliv´ ych dielov detekˇcnej ˇcasti. Scintilátor m´ a hmotnost’ ≃4130 g a vonkajˇsie rozmery 70×10×5 cm3 . Foton´ asobiˇc m´ a valcov´ y tvar s 3 ’ ’ rozmermi 25×10×10 cm a hmotnost 895 g (obal ≃526 g a vn´ utorná ˇcast ≃369 g). Z´ akladnou poˇziadavkou konˇstrukcie zariadenia je teda pevnost’ jeho nosn´ ych ˇcast´ı a minimálne rozmery nosn´ ych platn´ı zohl’adˇ nuj´ uce rozmery scintilátora a fotonásobiˇca - d´lˇzka 1000 mm (d´lˇzka scintilátora 700 mm + d´lˇzka fotonásobiˇca 250 mm + manipulaˇcn´ a vôl’a) a ˇs´ırka 150 mm (ˇs´ırka scintil´ atora 10 mm + manipulaˇcn´ a vôl’a). Nosn´ a konˇstrukcia mus´ı byt’ zároveˇ n dostatoˇcne flexibiln´ a na to, aby bolo moˇzné s detektorom l’ahko manipulovat’ - menit’ vzájomn´ u vertikálnu vzdialenost’ detekˇcn´ ych blokov, jednoducho vymienat’ poˇskodené ˇcasti, ˇci pres´ uvat’ detektor z miesta na miesto. Na základe naˇsich poˇziadaviek je zvolen´ y ako nosn´ y prvok konˇstrukcie policov´ y reg´ al SUPER ´ 123 firmy REGAL SISTEM. Nosn´ ym r´ amcom konˇstrukcie s´ u reg´ alové stojky s dlˇzkou 1576 mm, priˇcom detekˇcné ˇcasti s´ u realizované ako upravené police detektoru s pr´ısluˇsn´ ym vybaven´ım. V´ yrobcom uvádzan´ a hmotnost’ reg´ alu je 12,39 kg. Reg´ alové stojky maj´ u rovnomerne od seba vzdialené otvory na skrutky, vd’aka ˇcomu mˆ oˇzu byt’ reg´ alové police v rˆ oznych vzájomn´ ych vertikálnych vzdialenostiach (vzdialenost’ najbliˇzˇs´ıch dvoch otvorov je 5 cm, prv´ y a posledn´ y otvor s´ u od seba vzdialené 120 cm. V zmysle lepˇsej stability celej konˇstrukcie s´ u reg´ alové stojky po stranách spevnené liˇstami. Policami nosného reg´ alu s´ u platne s ploˇsn´ ymi rozmermi 1050×320 mm2 , na ktor´ ych s´ u pripevnené detekˇcné diely. Nosnost’ kaˇzdej police je ≃150 kg, ˇco je pri naˇsej konˇstrukcii dostatoˇcné. Schéma zvolenej police spolu s jej rozmermi, ako i umiestnenie detektoru s jeho rozmermi je na Obr. 5.1. Vˇsetky prvky reg´ alovej konˇstrukcie s´ u vyrobené z pozinkovanej ocele. Povrchová u ´prava zaruˇcuje vysok´ u odolnost’ voˇci oderu, ˇci inému mechanickému poˇskodeniu.

5.2

Upevnenie detekˇ cn´ ych dielov

Scintilaˇcné bloky a fotonásobiˇce je potrebné upevnit’ na nosn´ u konˇstrukciu (police reg´ alu) tak, aby sa zachovalo prekrytie scinitilaˇcn´ ych blokov aj pri posune detekˇcn´ ych blokov voˇci sebe vo vertikálnom smere. Oba detekˇcné bloky s´ u pripevnené o ocel’ové police, ktoré v pr´ıpade horného detekˇcného dielu zohr´ avaj´ u aj tieniacu funkciu. Obzvl´ aˇst’ horn´ y detekˇcn´ y blok vyˇzaduje silné upevnenie, nakol’ko scintilátor aj fotonásobiˇc ”visia”pod platˇ nou, Obr. 5.6. Na Obr. 5.2 moˇzno vidiet’ zvolené miesta u ćhopov scintilátorov a fotonásobiˇcov o police.

17

Obr. 5.1: Schéma rozmerov nosnej police a pl´ anované umiestnenie detektora na nej.

Obr. 5.2: Schéma uchytenia fotonásobiˇca a scintilátorov plechov´ ymi p´ asikmi.

18

V pr´ıpade upevnenia scintil´ atoru sa volia ako u ćhopy tri dvojice plechov´ ych p´ asikov s d´lˇzkou ≃15 cm a ˇs´ırkou ≃3 cm. V kaˇzdej dvojici bud´ u p´ asiky nad sebou, spojené medzi sebou a s policou dostatoˇcne dlhou ˇsraubou (aspoˇ n 8 cm) s priemerom aspoˇ n 5 mm. Schéma vertikálneho usporiadania u ćhopov´ ych p´ asikov a scintil´ atora je na Obr. 5.3. P´ asik bliˇzˇsie k polici sl´ uˇzi na správne v´ yˇskové umiestnenie scintilátora, ked’ˇze potrebujeme aby jeho zrezan´ a ˇcast’ smerovala presne na okno fotonásobiˇca (v´ yˇska spodku okna fotonásobiˇca pri jeho poloˇzen´ı na polici je pribliˇzne 7 mm nad policiou, Obr. 5.4).

Obr. 5.3: Schéma uchytenia scintilátora dvojicami p´ asikov.

Obr. 5.4: Zn´ azornenie kontaktu scintil´ atora s oknom fotonásobiˇca, dˆ ovod podloˇzenia scintilátora. V pr´ıpade fotonásobiˇcov sa u ćhopy rieˇsia prostredn´ıctvom dvoch dvoj´ıc dierovan´ ych ocel’ov´ ych ´ p´ asok (typ ako na Obr. 5.5) s dostatoˇcnou dlˇzkou (bude nameraná priamo na mieste tak, aby dostatoˇcne tesne obop´ınala fotonásobiˇc) a ˇs´ırkou ≃0.8 mm. Tieto p´ asky vytvarované do tvaru Ω obopn´ u fotonásobiˇc a cez dierky sa priskrutkuj´ u o policu (Obr. 5.2). Aby bol fotonásobiˇc uchopen´ y dost’ pevne, bud´ u ocel’ové p´ asiky a rovnako aj styˇcn´ a plocha medzi fotonásobiˇcom a policou, kam p´ asik nedosiahne, vybavené hrubou gumovou vloˇzkou (ˇstandardne dod´ avan´ a s ocel’ov´ ymi p´ askami).

5.3

Tienenie

V´ yznamnou poˇzadovanou funkciou konˇstrukcie detektora je tieˇz tienenie objemu medzi scintilaˇcn´ ymi blokmi pred neˇziaducim ˇziaren´ım prich´ adzaj´ ucim zo str´ an. Toto ˇziarenie je tvorené prevaˇzne ˇziaren´ım fotónov z rˆ oznych zdrojov (svetla) v miestnosti, zo Slnka, ˇci z in´ ych elektrick´ ych zariaden´ı v okol´ı. Uvaˇzujeme tienenie v podobe platn´ı s rozmermi 1500×320 mm2 (boˇcné steny) a 1500×1050 mm2 (zadn´ a stena). Ako tieniaci materi´ al je pouˇzit´ y hlin´ıkov´ y plech s hr´ ubkou aspoˇ n 3 mm, ktorá by 19

Obr. 5.5: P´ aska pouˇzitá na pripevnenie fotonásobiˇca o policu. mala byt’ dostatoˇcn´ a na odtienenie neˇziaduceho fotónového a kozmického ˇziarenia. Celková hmotnost’ tienenia sa bude pohybovat’ na u ´rovni 15 kg. Jednotlivé kusy plechu s´ u vo viacer´ ych bodoch pripevnené pomocou kovov´ ych skrutiek o reg´ alové stojky nosnej konˇstrukcie, pouˇzité s´ u diery na police na stojk´ ach reg´ alu. Predná stena detektoru je zhotoven´ a z plexiskla a otváratel’n´ a (odˇsr´ obovatel’n´ a), aby bolo moˇzné manipulovat’ s detekˇcn´ ymi blokmi a uskutoˇcn ˇovat’ na nich opravy. Celková schéma naˇsej navrhovanej konˇstrukcie, spolu so zn´ azornen´ ymi pripojen´ ymi tieniacimi plechmi je zobrazená na Obr. 5.6.

20

Obr. 5.6: Navrhovan´ a konˇstrukcia detektoru spolu s jeho tienen´ım.

21

Z´ aver Navrhli sme koncept scintilaˇcného detektoru typu TOF. Na základe simul´ aci´ı a n´ am dostupn´ ych materi´ alov sme zvolili vonkajˇsie rozmery detektoru 70×10×5 cm3 . Spoj s fotonásobiˇcom bude rieˇsen´ y zrezan´ım scintilaˇcného materi´ alu do vhodného tvaru, ktor´ y v naˇsich simul´ aciach vykazoval najv¨ aˇcˇsiu efektivitu zberu vzniknut´ ych fotónov po prechode kozmick´ ych mi´ onov. Medzi scintilátorom a oknom fotonásobiˇca bude tenká vrstva optickej pasty. Cel´ y scintilátor bude obalen´ y v tenkej hlin´ıkovej fóli´ı, aby sa zabr´ anilo u ńiku vzniknut´ ych fotónov zo scintilaˇcného materi´ alu. Elektrick´ y sign´ al bude vytváran´ y fotonásobiˇcom typu Envinet 9813BQ. Ten bude vyˇc´ıtan´ y pomocou koincidencie, kde sme sa rozhodli pouˇzit’ modul FPGA zaloˇzen´ y na v´ yvojovom kite Virtex-6 FPGA ML605. Pomocou tohto modulu bude moˇzné dosiahnut’ ˇcasového rozl´ıˇsenia na u ´rovni 50 ps. Detekˇcné prvky bud´ u umiestnené vo vhodne upravenom policovom reg´ ale od firmy REGAL SISTEM. Tienenie bude zaruˇcené pomocou plechov´ ych platn´ı pripevnen´ ych na stojk´ ach reg´ alu.

22

Literat´ ura [1] Astroparticle Physics, Grupen, C., ISBN-13 978-3-540-25312-9, 2005, Springer. [2] Radiation Detection and Measurement, Knoll, G.F., ISBN 9780471073383, 2000, Wiley. [3] Allison, J. et. al., Geant4 developments and applications, Nuclear Science, IEEE Transactions on, Volume 53, Issue 1, 10.1109/TNS.2006.869826, 2006. [4] Agostinelli, S. et. al., Geant4 — a simulation toolkit, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, Volume 506, Issue 3, 1 July 2003 . [5] www.envinet.cz, [online] http://www.envinet.cz [Accessed 15 Jan. 2015]. [6] My.et-enterprises.com, (2015). 51 mm (2”) photomultiplier, 9813B series data sheet. [online] http://my.et-enterprises.com/pdf/9813B.pdf [Accessed 10 Jan. 2015]. [7] www.spellmanhv.com, (2015). Instruction manual, series 225 [online] http://www.spellmanhv.com/manuals/225 [Accessed 7 Jan. 2015]. [8] Www-esd.fnal.gov, (2015). LeCroy 621BL Quad Discriminator. [online] http://www-esd.fnal.gov/esd/catalog/main/lcrynim/621bl-spec.htm [Accessed 10 Jan. 2015]. [9] Www-esd.fnal.gov, (2015). LeCroy 622 Quad 2-fold LOG Unit. [online] http://www-esd.fnal.gov/esd/catalog/main/lcrynim/622-spec.htm [Accessed 10 Jan. 2015]. ˇ [10] KF FJFI CVUT v Praze: Projektové praktikum, (2015). Technical Design Report: Detektor doby letu. [online] http://kf.fjfi.cvut.cz/images/files/predmety/02PPRA/Docs/tdr 2013-14.pdf [Accessed 17 Dec. 2014]. [11] Lakernel.net, (2015). Open source TDC core for FPGAs ≪ lekernel’s scrapbook. [online] http://lekernel.net/blog/2011/09/open-source-tdc-core-for-fpgas/ [Accessed 10 Jan. 2015]. [12] Maximintegrated.com, (2015). MAX35101 Time-to-Digital Converter with Analog Front-End Maxim. [online] http://www.maximintegrated.com/en/products/industries/metering-energymeasurement/MAX35101.html [Accessed 10 Jan. 2015].

23

Conceptual design report

Recommend Documents