Měření směsných radiačních polí pixelovými detektory typu Medipix/Timepix

Abstract

Tato práce zkoumá využití pixelových detektorů Medipix/Timepix pro měření ve směsných radiačních polích, což je zásadní pro využití v medicíně a fyzice vysokých energií. Směsná radiační pole obsahují různé typy záření, jako jsou alfa částice, beta částice, gama záření, neutrony a těžké ionty a jsou běžná např. v prostředí jaderných reaktorů nebo kosmických misí. Měření ve směsných polích vyžaduje pokročilé detekční metody nad rámec tradičních technik, jako je diskriminace tvaru pulsu a kompenzované ionizační komory. Pixelové detektory, původně vyvinuté pro fyziku vysokých energií v CERNu, nabízejí vysoké prostorové rozlišení a schopnost odlišit různé typy radiace. Díky tomu jsou vhodné pro měření ve smíšených polích. Experimentální část práce zahrnuje gama spektrometrii měřenou detektorem Minipix Timepix3 a dále zpracování dat naměřených detektorem Timepix během letu s cílem analyzovat tok částic a energii. Z výsledků nebylo možné jednoznačně určit vliv jihoatlantické anomálie na počet detekovaných částic. Současný výzkum si klade za cíl zlepšit přesnost měření a zpracování dat ve složitých prostředích, zlepšit ochranu před radiací a rozšířit aplikace pixelových detektorů v radioterapii.

The thesis examines the use of Timepix/Medipix pixel detectors for radiation measurement in mixed fields, essential for applications in medical and high-energy physics. Mixed radiation fields, which include diverse radiation types such as alpha particles, beta particles, gamma rays, neutrons, and heavy ions, are prevalent in environments like nuclear reactors and space missions. This complexity of mixed fields requires advanced detection methods beyond traditional techniques such as pulse shape discrimination and compensated ionization chambers. Pixel detectors, initially developed for high-energy physics at CERN, offer high spatial resolution and the ability to distinguish various radiation types, making them suitable for mixed field measurements. The experimental part includes gamma ray spectrometry using the Minipix Timepix3 detector and in-flight measurements with Timepix to analyze particle flux and energy. From the results, it was not possible to clearly determine the influence of the South Atlantic Anomaly on the number of detected particles. Current research aims to improve radiation measurement accuracy and data processing in complex environments, enhance radiation protection and expand application in radiotherapy.