|
Predlogi diplomskih tem:
FIZIKA OSNOVNIH DELCEV
V fiziki osnovnih delcev zavzema eno od bistvenih nalog pri analizi razpadnih produktov reakcij identifikacija nabitih delcev. Za ločevanje kaonov od pionov z gibalnimi količinami do 4 GeV/c načrtujemo v spektrometru Belle na Japonskem izgradnjo detektorja obročev Čerenkova, ki bo kot sevalec uporabljal kremenov aerogel, detektor fotonov pa mora zanesljivo delovati v magnetnem polju 1.5 T.
Kremenov aerogel je umetna porozna snov z lomnim količnikom med 1.005 in 1.2, torej med plini in trdnimi oziroma tekočimi sevalci. Do pred nekaj leti je bil zaradi Rayleighejevega sipanje za svetlobo relativno slabo prepusten, razvoj v zadnjih letih pa je omogočil njegovo uporabo v detektorjih osnovnih delcev. Testi, ki smo jih opravili s prototipom kažejo, da tak detektor deluje po predvidevanjih. Do sedaj relativno neraziskan pa je bil obstoj scintilacij v aerogelu. Predmet diplomskega dela Vpliv scintilacij v aerogelu na ločevanje v detektorju Čerenkovih obročev bo študij scintilacij v aerogelu s pomočjo spektrometra za vidno svetlobo. Delo bo obsegalo načrtovanje, postavitev in umeritev eksperimentalne naprave za meritev scintilacij. S tako pripravljeno aparaturo bo možna meritev spektra scintilacij v aerogelu in meritev njihove časovne porazdelitve. Na osnovi meritev bo ocenjen vpliv na ločevanje kaonov od pionov v načrtovanem detektorju obročev Čerenkova z aerogelom kot sevalcem.
Kot prostorsko občutljivi števec fotonov proučujemo nove tipe detektorjev: večanodne foto-pomnoževalke z mikrokanalnimi ploščami, silicijeve fotopomnoževalke in hibridne plazovne foto-diode. Predmet diplomskega dela Meritev izkoristka za zaznavanje fotonov s pomočjo spektrometra za vidno svetlobo bo študij občutljivosti in medsebojna primerjava preučevanih detektorjev fotonov. Naloga bo obsegala umeritev optičnega spektrometra in meritev izkoristka za detekcijo posameznih fotonov za različne tipe fotonskih detektorjev. Kandidat bo sodeloval tudi pri načrtovanju, konstrukciji in umeritvi svetlobnega izvora s proženjem.
Pri razvoju detektorja obročev Čerenkova preučujemo novo metodo, pri kateri lahko z meritvijo časa prihoda fotonov na fotonski detektor izboljšamo identifikacijo delcev. Na izhodu iz detektorja, ki pokriva površino nekaj m2 potrebujemo enostavno elektroniko, ki bo zaznala signale v ozkem časovnem oknu. Ena od možnih rešitev je uporaba električnih programabilnih polj (FPGA - field programmable gate arrays), ki se zaradi fleksibilnosti čedalje pogosteje uporabljajo v nuklearni elektroniki. Enote FPGA omogočajo, da lahko le s programiranjem logičnih blokov relativno hitro spremenimo funkcijo vezja in si na ta način prilagodimo čitalno elektroniko. Namen diplomskega dela Razvoj hitrega časovno digitalnega pretvornika je študij take čitalne elektronike in izdelava večkanalnega časovno digitalnega pretvornika, ki bo imel časovno resolucijo pod ns. Delo bo obsegalo načrtovanje, izdelavo in umeritev predlaganega pretvornika s pomočjo sodobnih orodij za načrtovanje in programiranje vezij.
MEDICINSKA DIAGNOSTIKA
Zadnja leta izredno narašča pomen uporabe pozitronske tomografije v medicini tako za diagnostiko kot tudi med zdravljenjem. Pri tej metodi pacientu v kri vbrizgamo radiofarmak, označen z beta+ radioaktivnim izotopom. Pozitron, ki nastane pri razpadu, se v telesu na razdalji < 1mm anihilira z elektronom, rezultat anihilacija pa sta dva kolinearna žarka gama z energijo enako masi elektrona 511 keV. Če oba fotona zaznamo, vemo, da je njun izvor nekje na daljici zveznici obeh mest detekcije. Z računalniško rekunstrukcijo slike porazdelitev daljic pretvorimo v porazdelitev izvorov, to pa dobi v roke zdravnik. Kot detektor žarkov gama z energijo 511 keV običajno uporabljamo anorganske kristale. Ti morajo biti dovolj hitri, da v aparaturi ne prihaja do naključnih koincidenc. Scintilacije zaznamo z detektorjem fotonov. Do nedavna so v komercialno dosegljivih sistemih uporabljali enokanalne fotopomnoževalke, z razvojem pozicijsko občutljivih detektorjev pa lahko ob hkratni segmentaciji kristalov ločljivost slike močno povečamo. Nekatere vrste detektorjev (npr. večanodne fotopomnoževalke z mikrokanalnimi ploščami) omogočajo, da lahko zelo natančno izmerimo tudi čas zaznave interakcije in s tem občutno zmanjšamo število naključnih koincidenc.
Diplomska naloga Primerjava fotonskih detektorjev za pozitronsko emisijsko tomografijo bo obsegala primerjavo učinkovitosti različnih detektorjev fotonov, vpliv krajevne in časovne ločljivosti na kvaliteto slike, študij globine interakcije in študij vključitve časa preleta v rekonstrukcijo slike.
DETEKCIJA EKSPLOZIVOV
Skrita eksplozivna sredstva so vzrok večine smrti v kriznih žariščih po svetu. Še posebej velik problem prestavljajo minska polja, ki ostanejo neeksplodirana na območjih preteklih konfliktov. Pri odkrivanju tovrstnih eksplozivov pomembno vlogo predstavljajo detektorji za odkrivanje eksplozivov. Detektorji za kovine, sicer enostavni in učinkoviti pri klasičnih eksplozivih, so za zaznavanje plastičnih eksplozivov neuporabni. Namen diplomskega dela Razvoj aparature za detekcijo eksplozivov je raziskati novo metodo, ki temelji na meritvi Comptonsko sipanih žarkov gama. Obstoječe metode radiografije s Comptonsko sipanimi žarki zahtevajo uporabo mask in kolimiranega izvora za izboljšanje kontrasta slike. Zaradi različnih sipalnih lastnosti eksplozivov in zemlje lahko na ta način v principu določimo lego eksploziva. Predlagano diplomsko delo bi raziskalo izpeljanko te metode, pri kateri si obetamo bistveno izboljšavo kontrasta. V okviru diplomskega dela bo kandidat raziskal občutljivost, globinsko resolucijo in kontrast metode.
|
|
