실리콘 픽셀 검출기를 이용한 저에너지 알파 선원의 상호 산란 연구 = Study on reciprocal scattering of low energy alpha source using silicon pixel detector

국문 초록 (Abstract)

상호 산란 실험은 알파 선원인 Am-241을 두 개 활용하여, 하나의 선원으로부터 방사된 알파 입자가 또 다른 선원에서 방사된 알파 입자와 상호작용하는 것을 관측할 수 있는지에 대해 검증하는 실험이다. 삼중 탄성 산란이 기존 탄성 산란과 구별될 수 있는 최대한의 변화를 수치적 모델로서 유도하였으며, 실험적으로 구현하기 위해 실리콘 픽셀 검출기인 앨리스 픽셀 검출기를 활용하여 알파 입자가 앨리스 픽셀 검출기에 입사하였을 때의 거동을 측정코자 하였다. 그 과정에서 알파 입자의 물질과의 상호작용을 억제하기 위해 진공 상자를 구성하였고, 진공 상자 내에서 검출기를 조작하기 위한 파워 및 데이터 피드스루를 구성하였다. 알파 입자의 경로를 직교하여 상호작용하도록 하는 실험을 진행하고자 하였으며, 그 결과에 대해 논의하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The reciprocal scattering experiment is an experiment to prove the feasibility of observing the interaction between alpha particles emitted from different sources. For the development of triple elastic scattering, the maximum change that triple elastic scattering can be distinguished from the other elastic scattering(e.g. fixed target experiment)is calculated with a numerical model. The alpha particle is measured by ALICE Pixel Detector -one of the silicon pixel detectors -. A vacuum chamber is constructed and feedthrough is attached to the vacuum chamber to operate the detector inside the vacuum chamber. An experiment is done with placing the alpha sources to have the orthogonal paths of alpha particles. The result of this experiment is also discussed.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 도입 1
• 1.1 연구의 배경과 동기 1
• 1.1.1 삼중 핵 충돌 1
• 1.1.2 탄성 산란계 3
• 1.2 실리콘 픽셀 검출기 6
• 제2 장 입자 산란에 대한 모의 실험 8
• 2.1 도입 8
• 2.2 작동 구조 8
• 2.2.1 역학 요소 8
• 2.2.2 계산 정확성 관련 요소 9
• 2.2.3 단위계 11
• 2.3 성능 측정을 위한 2체 산란 모의실험 12
• 2.3.1 표적 산란 실험 - 금 원자핵에 의한 산란 12
• 2.3.2 두개의 방사 입자(αα)의 충돌 13
• 2.4 3체 산란 모의 실험 - 섭동산란 15
• 2.5 요약 및 결론 17
• 제3 장 실리콘 픽셀 검출기에 대한 알파 입자의 조사 19
• 3.1 도입 19
• 3.2 실험 구성 19
• 3.2.1 선원과 거치대 19
• 3.2.2 데이터 수집 장치 20
• 3.3 실험 과정 22
• 3.4 실험 분석 22
• 3.4.1 데이터 1차 가공 24
• 3.4.2 결과 25
• 제4 장 두 선원의 상호 산란 실험 31
• 4.1 도입 31
• 4.2 실험 장치 구성 31
• 4.2.1 실험 기하 구조의 설계와 그 적용 방법 31
• 4.2.2 진공 상자 33
• 4.2.3 검출 장치 구성 33
• 4.2.4 실험 모니터링 35
• 4.3 실험 방법 36
• 4.4 실험 분석 37
• 4.4.1 사전 실험 : 알파 입자 선택 37
• 4.4.2 본 분석 39
• 4.5 실험 결과 41
• 4.6 요약 및 결론 43
• 제 5 장 요약 및 전망 44
• 부록 46
• 제A장 대형 이온 충돌기 실험의 내부 궤적 장치 향상 46
• A.1 도입 46
• A.1.1 유럽 핵 입자물리 연구소의 대형 강입자 충돌기 46
• A.1.2 대형 이온 충돌기 실험 47
• A.1.3 내부 궤적 장치 향상 47
• A.2 대량 칩 테스트 49
• A.2.1 테스트 과정 50
• A.3 복합 집적 회로 제작 51
• A.3.1 물리적 결합 과정 52
• A.3.2 전기적 결합 과정 56
• A.4 복합집적회로의전기적시험 57
• A.5 요약 61
• 제B장 픽셀 검출기에서의 신호 생성 모형 62
• B.1 도입 62
• B.2 픽셀화된 검출기를 위한 유사 신호 생성 모형 62
• B.3 단일신호에 의한 픽셀 클러스터 형성 관측 63
• B.3.1 동일한 신호 세기의 여러 픽셀 클러스터 형성 63
• B.3.2 무작위 신호 분포에서 픽셀 군집 형성 64
• 참고 문헌 67