KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi / 2026 / Cilt: 30 Sayı: 2

Sr-90 Kaynağı Altında PPS Elmas Dedektör Davranışlarının GEANT4 Monte Carlo Simülasyonunun Geliştirilmesi

Development of GEANT4 Monte Carlo Simulation of PPS Diamond Detector Behavior under Sr-90 Source

Onur Potok(İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ)0009-0005-1141-6401
Berkan Kaynak(ETH Zurich)0000-0003-3857-2496
Suat Özkorucuklu(İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-5153-9266
Sayfa
332–340
Yayın Tarihi
2026-08-25
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Ayrıca, kaynak ile dedektör arasındaki üç farklı mesafe için dedektör kanalları üzerine düşen saniyedeki parçacık sayısı çıkartılmıştır, bu sayede farklı sistemler altında davranışı tahmin edilebilecektir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, CERN’deki Kompakt Müon Solenoidi (CMS) deneyinin Hassas Proton Spektrometresi (PPS) sisteminde kullanılan elmas zamanlama dedektörleri, GEANT4 tabanlı Monte Carlo simülasyonu ile modellenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Simülasyon, laboratuvar test düzeneğinde olduğu gibi Stronsiyum-90 (Sr-90) radyoaktif kaynağı, kolimatör, elmas kristaller ve elektronik okuma kartını kapsayacak biçimde oluşturulmuştur.
💡
Sonuç & Katkı:Ayrıca, kaynak ile dedektör arasındaki üç farklı mesafe için dedektör kanalları üzerine düşen saniyedeki parçacık sayısı çıkartılmıştır, bu sayede farklı sistemler altında davranışı tahmin edilebilecektir.
🔬Tür:Laboratuvar & Saha Deneyi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:GEANT4 · Monte Carlo · Elmas dedektör

Özet

Bu çalışmada, CERN’deki Kompakt Müon Solenoidi (CMS) deneyinin Hassas Proton Spektrometresi (PPS) sisteminde kullanılan elmas zamanlama dedektörleri, GEANT4 tabanlı Monte Carlo simülasyonu ile modellenmiştir. Simülasyon, laboratuvar test düzeneğinde olduğu gibi Stronsiyum-90 (Sr-90) radyoaktif kaynağı, kolimatör, elmas kristaller ve elektronik okuma kartını kapsayacak biçimde oluşturulmuştur. Amaç, deneysel sistemin geometrik ve fiziksel davranışının daha iyi anlaşılmasını sağlamaktır. Simülasyon sonuçları, dedektör kanallarına düşen parçacık dağılımı, enerji spektrumu ve enerji birikimi açısından incelenmiştir. Simülasyon, dedektörün oluşturduğu sinyalin çoğunlukla İtriyum-90 (Y-90) bozunumundan kaynaklanan yüksek enerjili 𝛽- parçacıklarından geldiğini gösterdi. Ayrıca, kaynak ile dedektör arasındaki üç farklı mesafe için dedektör kanalları üzerine düşen saniyedeki parçacık sayısı çıkartılmıştır, bu sayede farklı sistemler altında davranışı tahmin edilebilecektir.

Abstract

In this study, the diamond timing detectors used in the Precision Proton Spectrometer (PPS) system of the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at CERN was modeled using a GEANT4-based Monte Carlo simulation. The simulation was created to include the Strontium-90 (Sr-90) radioactive source, collimator, diamond crystals, and electronic readout board as it was in the laboratory test setup. The aim is to provide a better understanding of the geometric and physical behavior of the experimental system. The simulation results were examined in terms of particle distribution, energy spectrum, and energy deposition in the detector channels. The simulation showed that the signal generated by the detector mostly came from high-energy 𝛽- particles originating from Yttrium-90 (Y-90) decay. Additionally, the rate of particles per second on the detector channels has been extracted for three different distances between the source and the detector, enabling the prediction of behavior under different systems.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Potok, O., Kaynak, B., Özkorucuklu, S. (2026). Sr-90 Kaynağı Altında PPS Elmas Dedektör Davranışlarının GEANT4 Monte Carlo Simülasyonunun Geliştirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt: 30 Sayı: 2, 332–340. https://doi.org/10.19113/sdufenbed.1883224

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (21)

  1. Leo, W. R. 1994. Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments. Springer Science & Business Media.
  2. Knoll, G. F. 2010. Radiation Detection and Measurement. 4th Edition. John Wiley & Sons.
  3. CMS Collaboration. 2008. The CMS experiment at the CERN-LHC. Journal of instrumentation, 3, 1-334.
  4. Bossini, E. 2016. Development of a Time Of Flight diamond detector and readout system for the TOTEM experiment at CERN. University of Siena, Department of Physical Sciences, Earth and Environment, PhD Thesis, 212pg, Siena.
  5. Kaynak, B. 2024. LHC’de CMS ileri bölgesi için dedektör sistemlerinin geliştirilmesi. Istanbul University, Institute of Graduate Studies in Sciences, PhD Thesis, 201pg, Istanbul.
  6. Minafra, N. 2016. Development of a timing detector for the TOTEM experiment at the LHC. University of Bari Aldo Moro, Department of Physics, PhD Thesis, 163pg, Bari.
  7. Isidori, T. 2017. Diamond detectors for proton Time of Flight in CT-PPS and TOTEM experiments. University of Pisa, Department of Physics, Master's Thesis, 129pg, Pisa.
  8. CMS and TOTEM Collaborations. 2014. CMS-TOTEM Precision Proton Spectrometer. CERN-LHCC-2014-021.
  9. Bossini, E. 2023. The CMS Precision Proton Spectrometer: Precision timing with scCVD diamond crystals. Nucl. Instrum. Meth. A, 1047 1677823.
  10. Agostinelli, S. 2003. GEANT4 – A Simulation Toolkit. Nucl. Instrum. Meth. A, 506, 250-303.
  11. Allison, J., et al. 2006. Geant4 developments and applications. IEEE Transactions on nuclear science, 53(1), 270-278.
  12. Allison, J., et al. 2016. Recent developments in Geant4. Nucl. Instrum. Meth. A, 835, 186-225.
  13. Antcheva, I. 2009. ROOT: A C++ framework for petabyte data storage, statistical analysis and visualization. Comput. Phys. Commun. 180, 2499-2512.
  14. Trischuk, W. 2016. Diamond Particle Detectors for High Energy Physics. 37th International Conference on High Energy Physics, July 2-9, Valencia, Spain, 1023-1028.
  15. Adam, W. 2006. Radiation hard diamond sensors for future tracking applications. Nucl. Instrum. Meth. A, 565(1), 278-283.
  16. Pernegger, H. 2005. Charge-carrier properties in synthetic single-crystal diamond measured with the transient-current technique. Journal of Applied Physics, 97(7).
  17. National Nuclear Data Center. NuDat 3.0. https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/ (Accessed:10.01.2026)
  18. Roy, T., Tessier, F., & McEwen, M. 2018. A system for the measurement of electron stopping powers: proof of principle using a pure β-emitting source. Radiation Physics and Chemistry, 149, 134-141.
  19. Zyablyuk, K., Popovich, A., Ralchenko, V., & Yurov, V. 2022. Polarization and depolarization control of single crystal CVD diamond detectors by UV and visible light illumination, Nuc. Instrum. Meth. A, 1042, 167461
  20. Naaranoja, T., Golovleva, M., Martikainen, L., Berretti, M., & Österberg, K. 2019. Space charge polarization in irradiated single crystal CVD diamond. Diamond and Related Materials, 96, 167-175.
  21. Bossini, E. 2020. The CMS Precision Proton Spectrometer timing system: performance in Run 2, future upgrades and sensor radiation hardness studies. Journal of Instrumentation, 15(05), C05054.