아크릴 체렌코프 검출기 연구 및 개발

국문 초록 (Abstract)

아크릴을 체렌코프 복사체로 사용한 체렌코프 검출기를 제작하였다. 아크릴 내에서 고에너지의 하전된 입자에 의해 생성되는 체렌코프 복사와 섬광 효과 중에서 체렌코프 복사가 더 우세함을 알 수 있었다. 또한 체렌코프 복사를 낼 수 있는 낮은 에너지의 전자에 대해서 다중 산란 효과가 큰 것을 알 수 있었다. 그리고 아크릴에서의 다중 산란 효과를 최소화하여 입사한 전자의 에너지를 구분하기 위해 띠상 체렌코프 검출기(Band Image CHerenkov)를 제작하였고, 3 MeV 이상의 전자에 대해서 광전자증배관의 채널별 차이를 볼 수 있었다.
아크릴은 입자의 속도에 따른 체렌코프 복사각을 구분할 수 없는 문턱계수기로서의 역할은 가능하나, 낮은 에너지의 입자에 대해 높은 분해능을 가지는 매질로서는 다중 산란에 의해 결로가 휘어지는 효과로 인해 차분 체렌코프 검출기로서의 역할은 어렵다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We developed the cherenkov detector with acrylic radiator. Cherenkov radiation is dominant in normal acrylic relative to scintillation effect by charged particle. For the electrons who can radiate cherenkov radiation are affected by multiple scattering effect then trajectory of electrons are not straightforward. We designed optimized shape of acrylic cherenkov radiator named BICH (Band Image CHerenkov detector). We can distinguish channel dependence of PMTube by cherenkov radiation. In conclusion, acrylic is appropriate to used as threshold cherenkov counter which do not distinguish a variation of cherenkov angle according to the speed of particle.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 1.1 체렌코프 복사 = 1
• 1.2 체렌코프 검출기의 예 = 3
• 1.2.1 가스 환상 체렌코프 검출기(Gas-RICH) = 3
• 1.2.2 고 운동량 입자 검출기(HMPDI) = 4
• 1.2.3 증류수 체렌코프 검출기(Water Cherenkov Detector) = 5
• 1.3 아크릴 체렌코프 검출기 = 7
• 1.3.1 아크릴의 물질 특성 = 7
• 1.3.2 아크릴 체렌코프 복사체 = 9
• 2 아크릴 체렌코프 검출기의 개발 = 11
• 2.1 Toy - 아크릴 체렌코프 검출기 = 11
• 2.1.1 실험 원리 및 실험 설정 = 11
• 2.1.2 우주선을 사용한 검출기 테스트 결과 = 14
• 2.2 아크릴에서의 체린코프 복사와 섬광효과 = 15
• 2.2.1 실험 방법 = 15
• 2.2.2 실험 설정 = 16
• 2.2.3 결과 및 분석 = 18
• 2.3 베타선원(^(90)Sr)을 사용한 전자의 다중산란실험 = 22
• 2.3.1 실험 설정 = 22
• 2.3.2 시뮬레이션(Simulation) = 25
• 2.3.3 실험 결과와 시뮬레이션 결과의 비교 및 분석 = 28
• 3 띠상 아크릴 체렌코프 검출기의 제작과 빔 테스트 = 32
• 3.1 띠상 아크릴 체렌코프 검출기(BICH)의 제작 = 32
• 3.1.1 소형 분광기(mini-Spectrometer) = 33
• 3.1.2 아크릴 복사체의 제작 = 36
• 3.1.3 검출기의 조림 = 37
• 3.2 빔 테스트:원자력의학원(KIRAMS)의 50MeV 양성자 빔라인(MC50) = 39
• 3.2.1 전반적인 실험 설정 = 39
• 3.2.2 첫 번째 실험:10MeV의 전자를 이용한 띠상 체렌코프 검출기 테스트 = 42
• 3.2.3 두번째 실험:타깃으로부터 생성되는 전자의 에너지 분포 = 44
• 4 요약 및 결론 = 53
• 5 = 부록
• 5.1 다채널 광전자증배관의 균일성(Uniformity)측정 실험 = 55
• 참고문헌(References) = 58
• Abstract = 60