Çok dedektörlü sistemler (Türkçe, Yeşim Öktem, İstanbul Üni.)

Multi – Detector Arrays
Dr. Yeşim ÖKTEM
Istanbul University
Atomik çekirdeğin γ bozunma özellikleri üzerine
yapılan çalışmalar, nükleer yapı hakkında çok büyük
bilgi verir.
Atomik çekirdeklerde yüksek spin seviyelerini
gözleyebilmek için standart deneysel teknik olarak
heavy-ion fusion evaporation reaksiyonu
kullanılmaktadır.
Bu reaksiyon tipi, son oluşan çekirdeğin açısal
momentumunun büyük olması avantajına sahiptir.
Aynı zamanda, büyük tesir kesiti ile birkaç ürün
çekirdek oluşmasını sağlar. Bu çekirdeklerin temel
seviye bozunmaları 25-35 γ ışını geçişinin ardışık
şekilde yayınlanmaları ile karakterize edilir.
Angular Momentum World of the Nucleus
Bu kaskatlardaki γ ışınlarının özellikleri belirlenerek,
enerji kaybı ve açısal momentum gibi bozunma
sırasında nükleer yapının nasıl değiştiği hakkında
bilgi alınır.
Đlk olarak, birkaç NaI(Tl) sintilasyon dedektörleri
kullanılarak, uyarılmış enerji ve açısal momentum
daki değişiklikler ölçülmeye çalışıldı.Bu tür
deneylerin duyarlılığı, sintilasyon dedektörlerinin
zayıf rezolüsyonu ve küçük sayıda ve boyuttaki
dedektörlerle sınırlanmıştı. Yine de bu deneyler,
çekirdeğin düşük spinli (I≤ 8-10 ħ) rotasyonal
yapısını anlamaya yardımcı oldu.
1960’ların ortalarında çok iyi enerji
rezolüsyonuna sahip Ge (Ge(Li) ve hyperpure Ge) dedektörlerinin kullanılmasıyla
yeni bir döneme girildi.
1970’lerin sonunda, sadece iki Ge(Li)
dedektörü ile backbending fenomeni (spin 15
ħ) ve dört Ge(Li) kullanılarak spini 30 ħ’ın
üstündeki 160,161Yb yapısı açıklandı.
Bu ilk deneylerle oldukça iyi sonuçlar alınmasına
rağmen temel deneysel problem çözülemedi. Bu
problemin nedeni Ge’un peak-background oranının
kötü olmasıdır.
Bu problemle çıplak Ge dedektörlerinin kullanıldığı
tüm deneylerde sıklıkla karşılaşılmaktadır.
Bugünün geniş Ge dedektörleriyle bile standart 60Co
kaynağının tipik iki piki (1173 ve 1332 keV ) full enerji
spektrumunun sadece %20’sini oluşturur. Geri kalan
%80’i Ge kristalinden Compton saçılması ile
yayınlanan γ ışınlarından oluşan Compton continuum
dur.
Sorun, saçılan radyasyonun dedektörü çevreleyen
bir zırh tarafından dedekte edilmesi ve Ge
dedektörü ile zırh arasındaki koinsidans eventlerin
reddedilmesi ile çözüldü.
Ge dedektörü ve zırhın kombinasyonu Escape
Suppressed Spectrometer (ESS) olarak
adlandırılır.
Başlangıçta, suppression zırhı olarak NaI(Tl)
sintilatör dedektörleri, daha sonra da daha yoğun
sintilatör olan BGO kullanıldı. Böylece daha çok
ESS hedef etrafına yerleştirilebildi. Suppression
sonrasında kalan sayımların %55’i full enerji
fotopiklerindeydi.
Ge detector segments
BGO shields
Ge detector segments
N2 dewar
PMT
BGO shields
ESS nin şematik gösterimi..
Unsuppressed ve suppressed 60Co spektrumları
ARRAY’ĐN DĐZAYN PARAMETRELERĐ VE
PERFORMANSI
Toplam Fotopik Verimi ve
Resolving Power
Array’in optimum performansı ve
duyarlılığı Ge dedektörlerinin toplam
fotopik veriminin maksimuma ulaştırılması
ile elde edilir.
Çok sayıda büyük dedektör kullanılarak, en
iyi spektrum kalitesi elde edilir.
Spektrum kalitesi, dedektör array’in
resolving power’ı ile ölçülür.
Resolving power; çok kompleks bir
spektrumda birbirine yakın bir yada birkaç
gama ışınını ayırabilme verimliliğini ölçer.
Resolving power ;
R = (SEγ / ∆Eγson ) PT
formülü ile tanımlanır.
∆Eγson = Dedektör spektrumundan elde edilen γ
ışınlarının yarı maksimum rezolüsyonundaki tam
genişliktir.(FWHM)
PT (peak to total) = Pikin toplama oranı
SEγ = Tipik bir kaskattaki ardışık γ ışın geçişlerinden
açığa çıkan ortalama enerjidir.
Đncelenen çekirdeğin özellikleri tarafından belirlenen
SEγ değeri değişmediği için, dedektör topluluğunun
enerji rezolüsyonunun veya PT oranının arttırılması
ile resolving power artar.
F adet koinsidans gama geçişi ölçülme ihtimalinin
Mγ = 30 için toplam fotopik verimine göre değişimi..
Yüksek Fold’lu Koinsidans Data
Modern Ge spektrometrelerinin yüksek toplam
fotopik verimliliği ve granülaritesi, yüksek
istatistiklere ve çok fold’lu koinsidans datanın
geliştirilmesine olanak verir.
Her bir reaksiyon başına multiplicity’si (bir
dedektöre aynı anda gelen gama sayısı) Mγ ∼25-35
olan γ ışınları yayınlanır.
γ ışınlarının dedeksiyon fold’unun olasılığı F ile
gösterilir.
Verim yükseldikçe, ölçülen yüksek fold’lu
koinsidans eventlerin olasılığı hızla artmaktadır.
This figure is shown coincidence data from
Eurogam I and II.
Örnek :
Geri tepme hızı βrecoil = % 2.1 (c ışık hızı biriminde)
olan 158 MeV beam enerjili;
30Si + 124Sn → 149Gd + 5n şeklindeki tipik bir
reaksiyon seçilebilir.
Eurogam Phase I dedektör topluluğu yaklaşık 0.6 lık
suppressed PT ve bu reaksiyon için yaklaşık 1300
keV’de 6 keV’lik ∆Eγson rezolüsyonludur. Sonuçta
yaklaşık 60 keV’lik aralıklarla ayrılan (SEγ ) γ ışın
enerjisi için elde edilen resolving power 6 dır.
Array’in Gözlem Limitleri
Bir piki dedekte etmek için iki kriter ortaya
konmalıdır.
Pik spektrum içinde background üzerinde
yükselmelidir.
Pik istatistiksel olarak anlamlı olmalıdır.
Gözlemin sınırı alan α0 ; bir dedektör array’inin
dedekte edilebilen γ ışın geçişinin mümkün
olabilen en düşük değeridir.
Pikin backgrounda oranı resolving power’a
bağlı olarak;
(Np/Nb)F = α0 (0.76R)F
ile verilir.
(Np/Nb)F = pikin backgrounda oranının son
değeridir.
Array’ın Performansını Etkileyen
Faktörler
Array’in performansını etkileyen faktörler yani
verim ve/veya resolving power’ı azaltan en
temel faktörler,
Doppler Broadening ,
array’in yüksek gama ışınları multiplicity’si
veya
nötron kaskatlarına verdiği cevaptır.
Ge dedektörlerinin asıl rezolüsyonu 1332
keV’de 2 keV iken in-beam deneylerinde
rezolüsyon bundan biraz daha kötüdür.(10001500 keV’de 4-8 keV) .
Bu değer Ge dedektörünün kendisinden çok,
tercih edilen deney şartları ile belirlenir.
Son rezolüsyonu etkileyen en
temel faktörler
• ∆Eint array’in asıl,
kendine has
rezolüsyonudur.
Dedektör statik halde
iken bir kaynak koyup
rezolüsyonu ölçtüğümüz
değer.
H/2
Γ
H/2
FWHM
• Dedektörün sonlu boyutta olması Doppler genişlemesine
sebep olur. Doppler Broadening, dedektörün gördüğü açı
(pencere, katı açı) ∆Eopen ile artar.
• Sadece fisyon fragmentlerinin hareketleri Doppler
broadening’e katkıda bulunur.Doppler broadening, hedefteki
recoil parçacıkların açısal dağılımı ∆Eang ile artar.
Es = E0 (1 - β Cosθ),
β=v/c
• Doppler Broadening, hedeften geçip geri tepilen
parçacıkların hız (enerji) değişimleri ∆Evel ile
artar. Fragmentin hızı ne kadar çoksa Doppler
genişlemesi o kadar fazladır.
• Es = E0 (1-βCosθ) ve β = v/c idi. v=0 olduğunda
Doppler broadening yoktur.
En son enerji rezolüsyonu ise bu faktörlerin
tolamından elde edilir:
∆Eγγfinal = (∆
∆Eint2 + ∆Eopen2 + ∆Eang2 + ∆Evel2)1/2
ÖRNEK
+ 124Sn→
→ 149Gd + 5n reaksiyonu için
Ebeam = 158 MeV, βrecoil = % 2.1 dir.
• 1332 keV’de Eurogam Phase I Array ;
∆ Eint = 2.4 keV,
∆ βrecoil/ βrecoil = 0.15 ,
∆ Eopen = 5.21 keV
∆ Eang = 2.04 keV
∆ Evel = 1.31 keV olduğunda;
∆ Eγson =6.22 keV sahip olacaktır.
•
30Si
Doopler effect from
Eurogam Phase I and II.
PERFORMANSI ETKĐLEYEN DĐĞER
ETKENLER
Yüksek γ-ışın multiplicity eventleri ve
nötronlar, resolving power’ı ve toplam
fotopik verimini azaltır.
Bu azaltma birkaç faktöre bağlıdır:
Đzole edilmiş çarpışma olasılığı pi
Saçılma olasılığı ps
Düzeltme faktörü pn
Pi : Đzole edilmiş çarpışma olasılığı
Aynı Ge dedektörüne bir nötron ve bir gama
geldiğini düşünürsek, nötronun Ge
dedektörüyle etkileşmesinden dolayı sahte yani
istenmeyen bir gama açığa çıkacak ve sahte
gama fotopikteki gama sayımlarında bir
azalmaya sebep olacaktır. Bu da fotopik
verimini azaltacaktır.
Verimin düştüğü
görülmektedir.
pi çarpışma olasılığı
hesaplanarak düzeltme
yapılır.
∈
= standart kaynak
= deney dataları
pi =(1-Ω∈
Ω∈int )Mγ-1+M n
Ω = dedektörün katı açısı
∈int= etkileşim verimi
Eγγ
Đkinci faktör; komşu materyallerden
(kolimatörler ve beam line gibi) saçılan γ
ışınları veya nötronlar escape suppression
zırhında direk etkileşmeye ve yanlış veto
sinyallerinin alınmasına sebep olur. Pb (n,
x), BGO (n, x), Al (n, x) x = γ, α, p gibi.
Düzeltme pi’ ye benzer bir eşitlik kullanılarak
yapılır:
ps =(1-Ω
Ωs∈s )Mγ-1+M n
Ωs∈s = Efektif katı açı verimi
• Dedektörde ilk çarpışmanın nötron olabileceği
gözönünde tutulmalıdır. Reaksiyondan hemen
sonra çıkan nötronlar, fisyon fragmentlerinden
daha yavaştır. Fakat fisyon fragmentleri γ lardan
önce β yayınladığı için dedektöre ilk olarak
nötronun gelme olasılığı dikkate alınmalıdır. pn
düzeltme faktörü :
pn = 1 - Mn / Mγ
• Bu faktörler efektif fotopik verimi ve düzenek için
pik-total oranından ortaya çıkar..
∈int′ = ∈intpips
PTeff = (PT) pipnps
MODERN DEDEKTÖR ARRAYLERĐ
GASP Array
• 40 tane ESS ve 80 tane BGO kristalinden oluşan
BGO multiplicity filtresinden oluşan GASP array
Legnaro - Đtalya’dadır.
• 40 Ge dedektörü hedeften 27 cm. uzağa
yerleştirilmiştir. Toplam katı açının % 10’unu
kaplamaktadır. 1332 keV’lik γ -ışın enerjisinde,
toplam fotopik verimi % 3 dür. 1332 keV’deki
ortalama enerji rezolüsyonu 2.3 keV den daha
iyidir.
• Kullanılan Ge dedektörlerinin ortalama relatif
verimi % 82 dir.
GASP Array
EUROGAM PHASE I
• Daresbury Lab. Đngiltere’de bulunmaktadır.
• 45 tane büyük hacimli Ge dedektörü BGO suppression
zırh içine yerleştirilmiştir.
• Kullanılan Ge kristallerinin yarıçapı ∼65-75 mm ve
uzunluğu 75 mm dir. Relatif verimleri % 65-75
civarındadır.
• Toplam Ge dedektörünün kapladığı alan 4π nin %
23’ü dür. 1332 keV’de γ ışınlarının fotopik verimi %
5,6 dır.
• Eurogam Phase I de ki BGO zırhları 10 tane optik
olarak izole edilmiş BGO segmentinden oluşur ve
herbiri fotomultiplier tüpe bağlanmıştır.
Eurogam’da kullanılan ESS’ler
için ; unsuppressed PT oranı 60Co
için ∼ %25 ve 137Cs için (Eγ = 662
keV) ∼ %39 dur.
Suppression işlemi için iki mod
kullanılır:
Birincisinde Ge dedektör
sinyali sadece kendi BGO zırhı
ile bastırılır.(Individual
suppression mode)
Đkincisinde ise Ge dedektör
sinyali sadece kendi BGO zırhı
tarafından değil, en yakın BGO
kristalleri tarafından da
bastırılır.(Shared Mode)
Bu modda PT oranı 60Co için
tek bir suppression için % 58,
birden fazlası için % 65 olarak
ölçülür.
GAMMASPHERE
Gammasphere array Lawrance Berkeley Nat. Lab.
USA da bulunmaktadır.
110 hegzagon ve 12 pentagon yüzeyin 122
polyhedron elemanını temel alır.
Ge dedektör kristalleri ∼72 mm çapında, ∼84 mm
uzunluğunda ve ∼%78 rölatif verime sahiptir.
Gammasphere’de Ge için toplam elde edilen pik
60Co için % 57-61 dir. BGO zırhı % 0,418 Ge katı
açısı ile verilen bir konik yapıya sahiptir.
Tüm Gammasphere array’in toplam fotopik verimi
% 9.4 dür.
GAMMASPHERE Array
BĐLEŞĐK DEDEKTÖRLER
Birkaç Ge dedektörünün aynı cryostat içinde
birbirine yakın olarak birleşmesinden meydana gelir.
Bu tür dedektörlerde herbir kristalden gelen sinyaller
birbirine eklenir, birleştirilmiş sinyaller iki veya
daha fazla komşu sinyal arasında saçılmaya sebep
olur.
Bu şekilde her bir küçük kristalin Doppler
broadening etkisininde küçük olmasından dolayı,
yüksek rezolüsyon ve yüksek fotopik verimine sahip
büyük dedektörler oluşturulabilir.
Plot of the total photopeak efficiency as a function of the number of detectors
in an array for individual detectors and composite detectors for Eγ = 1332
keV and Mγ = 30.
CLOVER DEDEKTÖRÜ VE EUROGAM
PHASE II ARRAY
• Strasbourg - Fransa’da bulunmaktadır.
• 30 tane büyük Ge dedektörüne ek olarak 24 tane
Clover Ge dedektörü ve suppression zırhları
bulunmaktadır.
• Clover dedektörü 4 adet Ge kristalinin aynı
cryostat içine dört yapraklı yonca şeklinde
yerleştirilmesinden oluşur. Kullanılan Ge
dedektörleri 50 mm yarıçapında ve 70 mm
uzunluğunda konik bir yapıya sahiptir.
• Clover dedektörlerinin ilk avantajı, Eurogam
Phase I de kullanılan büyük tek kristal dedektörler
ile karşılaştırıldığında, Doppler Broadening
yüzünden enerji rezolüsyonundaki kötüleşmeyi
daha da azaltmasıdır.
• Đkinci avantaj ise, Eurogam’daki Clover
dedektörleri için yüksek rölatif verimin ortalama
%140 olmasıdır.
• Eurogam Phase II array’de bulunan 126 Ge
dedektör elemanı toplam katı açının % 40’nı
kaplar ve hesaplanmış verim % 8.1 dir.
The EUROGAM PHASE II
SEGMENTED DEDEKTÖR VE FULL
GAMMASPHERE ARRAY
Granülariteyi geliştirmek ve Doppler broadening’i
azaltmak için bir diğer yaklaşım; büyük tek
kristalli Ge arrayleri için kristalleri bölmektir.
Bu işlem, kristalin dış elektriksel bağlantısının
elektronik segmentasyonu ile ya da silindirik Ge
kristalini iki D şekilli kristale (double D dedektör)
kesmek suretiyle yapılır.
Gammasphere’in tüm cihazları, sistemin orta
bölgesindeki segmented 80 dedektörü
kapsayacak şekilde oluşturulmuştur.
Bu şekilde 110 ayrılmamış dedektörle
karşılaştırıldığında resolving power’ın arttığı
görülür.
Full Gammasphere array’in destek yapısı iki
yarıküreden oluşur ve herbirinde 55 dedektör
bulunmaktadır.
Full array 9,4 lük bir resolving power’a ve %
9,4 toplam fotopik verimine sahiptir.
GAMMASPHERE Array
CLUSTER DEDEKTÖR VE
EUROBALL III ARRAY
CNR, Strasbourg, Fransa’da dır.
• Cluster dedektörü birbirine yakın şekilde
yerleştirilmiş yedi tane hegzagonal Ge kristalinden
oluşmaktadır, her birinin relatif verimi % 60 dır ve
ortak cryostat içine yerleştirilmişlerdir.
• Kristallerin yakın bir şekilde yerleştirilmesi için
encapsulating tekniği kullanılmıştır. Bu işlemde;
kristalin uzun ömürlü olması ve yüzey kirlenmesi
problemini ortadan kaldırmak için kristal
alüminyum ile kapatılır.
Encapsulated Ge-crystal
THE CLUSTER DEDECTOR and EUROBALL III ARRAY
Kristaller 70 mm yarıçapa ve 78 mm uzunluğa
sahiptir ve enerji rezolüsyonları 1332 keV’de 2
keV’den daha iyidir.
Euroball III demet ekseninin başında, sonunda ve
demet eksenini 900 çevreleyen üç dedektör
grubundan oluşmuştur. Son dedektör grubunun
arka tarafında, 15 Cluster Ge ve onların BGO
suppression zırhları bulunacaktır.
Clusterların 5 tanesi 1570, 5 tanesi 1350, 5 tanesi
1300 olacak şekilde beam doğrultusunda halkalar
şeklindeki dedektör gruplarına yerleştirilmiştir.
The basic design of the EUROBALL III Cluster ESS
showing the encapsulated seven Ge detectors and their
BGO shields
30 tane Ge dedektörü, hedeften demet
doğrultusuna 370 mm uzaklıkta, 5 tanesi 180, 10
tanesi 350, 15 tanesi 520 olacak şekilde 3 halka
şeklindeki dedektör grubuna yerleştirilecektir.
Merkezi bölüm , katı açının yaklaşık 2π’sini
kaplayan Clover dedektörlerinin iki halkasını
kapsayacaktır.
Bu halkaların her biri, hedeften 265 mm
uzaklıktaki Ge kristallerinin ön yüzü ile 13 Clover
dedektörü tutma kapasitesine sahiptir.
Bu konfigürasyonda toplam fotopik verimi
yaklaşık % 10’dur
The EUROBALL III Array
The YRAST BALL Array
(the Yale Rochester Array of SpecTroscopy
• YRAST Ball array, Wright Nuclear Structure Lab.
(WNSL) Yale Üniversitesi New Haven- USA’da
bulunmaktadır.
• Yrastball modüler bir çalışma yapısına sahip ve
hedef merkezinin etrafına 28 +Ge dedektörü
yerleştirilebilecek şekilde dizayn edilmiştir.
• Dedektör düzeni, değişik dedektör tiplerini
yerleştirmeye uygun şekilde düzenlenmiştir.
The YRAST BALL Array
(the Yale Rochester Array of
SpecTroscopy
Dedektörler dört halkaya, beam ekseni ile 1630 (3
pozisyon), 1350 (8 pozisyon), 900 (9 pozisyon) ve 550
(8 pozisyon) açılarını yapacak şekilde monte
edilmiştir. Öndeki 350 lik koni, yardımcı dedektörlere
kolayca ulaşılabilmesi için boş bırakılmıştır, örneğin
kısa ömürlü nükleer seviyelerin ömürlerini ölçmek
için kullanılan NYPD (New Yale Plunger Device)
gama ray plunger gibi.
Dedektör dizaynında şu an % 17–25 ve bir tanede %
70 verime sahip (verim standart NaI sintilatörüne göre
ölçülmüştür) Compton suppression Ge dedektörü, 4
tane düşük enerjili foton spektrometresi (LEP), ve 4
tane % 150 bölünmüş Clover Ge dedektörleri
Yrastball da kullanılır.
YRASTBALL ARRAY
DEDEKTÖRLERĐ TUTAN ÇERÇEVE
• Yardımcı dedektörler
Yrastball ile kullanılabilir.
NYPD’den başka, 38
elemanlı BGO toplam
enerji çoğaltıcı filtresi,
ağır yüklü parçacıkları
dedekte eden solar – cell
dedektör topluluğu
(SCARY , the Solar Cell
Array at Yale) ve 12
nötron dedektörü
topluluğunu kapsar.
TOTAL PHOTOPEAK
EFFICIENCY
ARRAYS
3%
GASP
5.6 %
EUROGAM PHASE I
8.1 %
EUROGAM PHASE II
9.4 %
GAMMASPHERE
~10 %
EUROBALL III
SPEKTRUM ANALĐZĐ
Ağır Đyon Reaksiyonları
• Mermi parçacığın türü ve enerjisi
• Mermi parçacığın taşıdığı açısal momentum
• Reaksiyon çarpma parametresi
ile sınıflandırılır....
ÇARPIŞMA TĐPLERĐ
ÖRNEKLER:
ELASTĐK OLMAYAN SAÇILMA
‘YUMUŞAK’ SIYIRARAK SAÇILMA
DĐREKT REAKSĐYONLAR
RP
BĐLEŞĐK ÇEKĐRDEK FORMU
FÜZYON
IMPACT PARAMETRESĐ (b)
R
RT
FRAGMENTASYON
‘SERT’ SIYIRARAK SAÇILMA
DERĐN ĐNELASTĐK REAKSĐYONLAR
UZAK ÇARPIŞMA
ELASTĐK (RUTHERFORD)
SAÇILMA
COULOMB UYARILMASI
Ağır iyon çarpışmaların şematik gösterimi: Demet ve hedef çekirdeklerin yarıçapları sırasıyla RP ve RT
ile gösterilmektedir. Füzyon reaksiyonunun impact parametresinin (b) , birbirlerine yaklaşabildikleri en
yakın mesafe olan R=RP+RT’den daha küçük olduğunda gerçekleştiği kabul edilmiştir.
Ağır Đyon Füzyon Buharlaşması
(Heavy Ion Fusion Evaporation)
• Yüksek spin seviyeleri üretmek için
kullanılan standart deneysel bir tekniktir.
• Reaksiyon, büyük tesir kesitine sahip olup,
reaksiyon sonucunda oluşan nötron-eksik ürün
çekirdekler yüksek uyarılmış açısal
momentumlu seviyelerde oluşur.
• Bu çekirdekler yüksek
spinli seviyelerden
temel seviyeye ardışık γ
yayınlanması ile
geçerler.
• Bu γ geçişlerinin enerjisi, açısal dağılımı,
lineer polarizasyonu incelenerek bozunma
sırasında nükleer yapının nasıl değiştiği
hakkında bilgi alınır.
Bileşik Çekirdek
Uyarılma enerjisi Ex
Parçacık Yayınlanması
Giriş Bölgesi
Son parçacığı ayırma enerjisi
Đstatistiksel gama
ışınları
Yrast Çizgisi
Kesikli Yrast seviyeleri
Açısal Momentum I
Imax
Ağır iyon buharlaşma reaksiyonuyla oluşan çekirdeğin buharlaşmasını gösteren
açısal momentuma karşı uyarılma enerji grafiğinin şematik gösterimi
11B+186W
@ 68 MeV
Trigger şartları : α-γ / γ γ γ
• Fusion evaporation
186W(11B,4n)193Au
186W(11B,6n)191Au
Incomplete fusion
186W(11B, α3n)190Ir
192Hg 193Hg 194Hg 195Hg
191Au 192Au 193Au 194Au
Z
188Ir
N
190 Pt
191 Pt
189Ir
190Ir
192 Pt
193 Pt
186W (11B,
xn) ağır iyon füzyon buharlaşma reaksiyonu sonucunda açığa
çıkabilecek olan altın izotoplarının, değişik demet enerjilerine bağlı
olarak tepkime kesitlerindeki değişim
11B+186W
@ 68 MeV
Total projection
192Au
193Au
191Au
Deneysel Set-up
• 11B+186W
• 11B @ 68 MeV ESTU Tandem
• Hedef kalınlığı ~1mg/cm2
• YRAST BALL Array : 16 Coaxial Ge, 3 LEP, BGO
zırhlı 7 CLOVER
• Toplam fotopik verimi ~3%
YRAST BALL Spektrometresinin iyon demeti borusu, hedef
odası ve konumlandırılmış dedektörlerin genel görünüşü
YRAST BALL Spektrometresinde dört segmente ayrılmış CLOVER
dedektörü ve şematik diagramı, BGO zırhlı Clover dedektörü
AMAÇ
• Yüksek spinli seviyelerde yeni geçişlerin
bulunması
• Bilinen ve yeni bulunan geçişlerin
şiddetlerinin belirlenmesi
• DCO (Directional Correlation of
Orientated States) oranlarının
hesaplanması
• Lineer Polarizasyon hesabı
Yeni geçişlerin bulunması
• γ-γ-γ şartını sağlayan üç boyutlu histogram
(cube) sort işlemi sırasında oluşturulduktan
sonra LEVIT8R programı ile koinsidans
veri analizi yapıldı.
• Analizde, bilinen gama geçişleri ile
koinsidans olan yeni gama geçişleri, gate
koyma işlemi ile belirlendi.
Yeni bulunan gama geçişlerinin
şiddetlerinin belirlenmesi
• Bu işlemde bilinen ve yeni bulunan gama
geçişleri, her iki çekirdek için de band
başlangıcı olan 11/2− seviyesine dökülen
gama geçişlerine normalize edildi.
Şiddet hesabı için verim
düzeltmesi
•
152Eu
kaynağından elde edilen tüm detektör
sistemine ait verim eğrisi kullanılarak verim
düzeltmesi yapıldı.
Yrast Ball tüm dedektör sistemine ait verim eğrisi
DCO Hesabı
• Her bir gama geçişinin elektrik (E) ve/veya
manyetik (M) karakterli olduğunu
belirleyebilmek için yapılır.
• Bu hesap sonucunda geçişlere ait
multipolarite yani ∆I değerleri hakkında
bilgi alınır.
• Bu ∆I değerleri yardımıyla geçiş
karakteristiği bilinen geçişler ile yeni
bulunan geçişlerin DCO oranları
karşılaştırılarak ∆I değerleri belirlenmiştir.
DCO oranlarının bulunması
( ) gate on I (90 ) x ε
(90 ) gate on I (160 )
I γ 1 160
R DCO =
Iγ1
0
0
0
γ2
0
γ2
ε γ (90 0 ) x gate on ε γ (160 0 )
ε =
ε γ (160 0 )x gate on ε γ (90 0 )
1
1
2
2
DCO oranları için verim
düzeltmesi
• Sort işlemi sırasında 1600 ve 900 deki her iki
ring için ayrı ayrı üretilen verim dosyaları
kullanılmıştır.
• Bu dosyalarda 1600 ve 900 deki
dedektörlerden sayılan standart 152Eu
kaynağına ait gama enerjilerine ait veriler
bulunmaktadır.
Lineer Polarizasyon hesabı
• DCO hesabı ile geçişlere ait ∆I değerleri
belirlendikten sonra geçiş
karakteristiklerinin belirlenmesi için sort
işlemi sırasında oluşturulan iki adet
polarizasyon matrisi kullanılmıştır.
N ⊥ − N //
A=
N ⊥ + N //
• Formülü yardımıyla lineer polarizasyon
oranları hesaplanmıştır.
• Burada N⊥ Clover dedektörlerinin bir
segmentinden diğerine dik olarak saçılan
gama sayımları, N// ise paralel olarak
saçılan gama sayımlarıdır.
Bir Clover segmentine geldikten sonra dik olarak diğer segmente
saçılan gamalara ait spektrumdan, paralel olarak saçılan gamalara
ait spektrumun çıkartılması ile elde edilen spektrum
Sonuç olarak;
• Yapılan analiz sonucunda :
Bu geçişlerin DCO oranları; elektrik
karakterli geçişler için genellikle RDCO>1 ve
manyetik karakterli geçişler için ise RDCO<1
olarak hesaplanmıştır. Lineer polarizasyon
hesaplamalarında ise elektrik özellikli
geçişler A>0 ve manyetik özellikli geçişler
ise A<0 olarak bulunmuştur.
(πh11/2 )-3
Band_1a
Band_1b
191Au
izotopuna ait seviye şemasında Band_1a ve Band_1b olarak
adlandırılan bandlardaki yeni bulunan geçişlere ait RDCO oranları