Gazlı detektör benzetişimi için yeni yöntemler

Abstract

Penning transferleri, karışımdaki herhangi bir gazın uyarılan seviyelerinin enerji bakımından, diğer gazın iyonlaşma eşiğinden daha yüksek olması durumunda ortaya çıkan şüreçlerdir. Bu süreçlerde, uyarılan seviyelerde depolanan enerji karışımdaki diğer gazı iyonlaştırmak için kullanılabilir. Penning transferleri, gaz karışımlarındaki serbest bir elektron tarafından, birim uzunluk başına üretilen elektron-iyon çifti sayısını (Townsend katsayısı) ve gaz çoğalma faktörünü (gaz kazancı) kayda değer ölçüde artırabilirler. Enerji transfer olasılıkları önceden tahmin edilemez. Bu tez çalışması kapsamında transfer olasılıklarını belirlemek için literatürdeki deneysel kazanç eğrilerine fit yapabilen programlar geliştirilmiştir. Karışımlardaki, Townsend katsayıları ve uyarılma frekansları gibi elektronun transport parametreleri Magboltz benzetişim programı ile hesaplanmıştır. Deneysel kazanç verilerinden hesaplanan Penning transfer olasılıklarının, gaz karışım oranı ve basıncına göre değişimleri, enerji transferleri için türetilen mikroskobik bir modelleme ile incelenmiştir.

In gas mixtures, Penning transfers occur if the excitation energy levels of one gas component are energetically higher compared to the ionisation energy of the other gas component. In such kind of processes, it is possible to transfer energy stored in excited states of one gas to ionisation of the other. As a result of Penning transfers, the number of the generated electron-ion pairs by a free electron per unit length (or Townsend coefficient) and gas amplification factor (or gas gain) can be increased significantly in the mixtures. In this study, fitting tools have been developed to derive transfer probabilities from the experimental gain curves given in literature since they are not a priori known. Electron transport parameters, such as Townsend coefficients and frequencies of excitations of each mixture, have been calculated by use of Magboltz simulation program. Gas composition and pressure dependence of Penning transfer probabilities extracted from the experimental gain data have been investigated by producing a microscopic model of the energy transfer processes.