Детальная информация

Данная работа посвящена исследованию возможности использования односторонних стриповых кремниевых детекторов с сегментированными пикселями (SPSD) для регистрации гамма-излучения в диапазоне 100 кэВ – 10 МэВ вместо дорогих и сложных в производстве двусторонних кремниевых стриповых детекторов (DSSD). Несмотря на относительную простоту в изготовлении и высокую помехозащищённость, SPSD могут проигрывать DSSD из-за того, что в некоторых случаях регистрируется только одна координата области взаимодействия гамма-кванта, X или Y. В работе проводилось моделирование эффективности регистрации SPSD как отношения числа гамма-квантов, для которых определялись обе координаты взаимодействия (X и Y), к общему числу гамма-квантов, провзаимодействовавших в детекторе. Для этого использовалась библиотека Geant4, созданная для моделирования взаимодействия ионизирующего излучения с веществом при помощи метода Монте-Карло. В итоге была определена зависимость эффективности как от шага сегментации, так и от энергии излучения для случаев одиночного сегментированного пикселя, большого и малого детектора двух типов, а также для трекера комптоновского телескопа, состоявшего из сотни пластин площадью 60 × 60 см². На основании полученных результатов и оценок эффективной площади телескопа на основе DSSD, полученной с помощью пакета MEGAlib, была оценена эффективная площадь телескопа на основе SPSD и проведено сравнение эффективной площади между ними. Результаты показали, что SPSD на энергиях менее 1 МэВ хуже DSSD по эффективной площади в несколько раз. В то же время на энергиях выше 1 МэВ разница в эффективной площади сокращается до ~30 %, что позволяет использовать SPSD в этом диапазоне энергий.

This work explores the feasibility of using single-sided silicon strip detectors with segmented pixels (SPSDs) to detect gamma radiation within the 100 keV – 10 MeV range, instead of expensive and difficult-to-manufacture double-sided silicon strip detectors (DSSDs). Despite SPSDs relative ease of manufacture and high noise immunity, they can be less efficient than DSSDs due to the fact that in some cases only one coordinate of the gamma ray interaction region, either X or Y, is detected. The work modeled the SPSD detection efficiency as the ratio of the number of gamma quanta for which both interaction coordinates (X and Y) were determined to the total number of gamma quanta interacting in the detector. This was accomplished using the Geant4 library, developed for simulating the interaction of ionizing radiation with matter using the Monte Carlo method. As a result, the dependence of efficiency on both the segmentation step and the radiated energy was determined for the cases of a single segmented pixel, two types of large and small detectors, and a Compton telescope tracker consisting of hundreds of 60 × 60 cm² plates. Based on these results and the MEGAlib estimates of the DSSD effective telescope area, the SPSD effective telescope area was estimated and a comparison of the effective areas between them was conducted. The results showed that SPSD at energies lower than 1 MeV is worse than DSSD in terms of effective area by several times. At the same time, at energies higher than 1 MeV, the difference in effective area is reduced to ~30%, which makes it possible to use SPSD in this energy range.