4H-碳化硅作为高强度离子束的粒子探测器
仪器与探测器
2022-02-02 v1 高能物理 - 实验
摘要
在离子癌症治疗中,利用布拉格峰的优势,使用高强度离子束治疗肿瘤。典型的离子治疗中心使用高达离子/秒的粒子率进行治疗。另一方面,当将这些束流线用于粒子物理实验或作为一般测试束环境时,此类强度往往过高。本文所展示的项目旨在开发一种束流位置与强度监测器,以覆盖从几Hz到GHz速率的宽强度范围,如临床环境中所用。碳化硅(SiC)是此应用中有吸引力的探测器材料,因为它结合了潜在的高辐射硬度与高热导率从而无需冷却。此外,其高电子饱和速度可实现极快信号以缓解堆积效应。然而,必须考虑材料的一些特殊性质,如不同的晶体多型。本文展示了基于4H晶格几何的垫型与微条型SiC传感器原型的测量。这些传感器在实验室中使用放射源、并在奥地利一家离子癌症治疗中心MedAustron可用的宽强度范围(kHz-GHz)与不同能量(60-800 MeV)质子束下进行了测试。测量表明,在所采用的离散电子学设置与单通道传感器组合下,无法可靠探测MIP粒子。然而,条型传感器结合来自CMS/Belle-II实验的基于ASIC的读出电子学,可恢复部分信号。这使得确定所研究传感器样品中产生的电离能以及电子/空穴对平均数量成为可能。
引用
@article{arxiv.2112.02429,
title = {4H-Silicon Carbide as particle detector for high-intensity ion beams},
author = {Manuel Christanell and Maximilian Tomaschek and Thomas Bergauer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.02429},
year = {2022}
}
备注
proceedings of the 22nd International Workshop on Radiation Imaging Detectors iWorid