Zkoumání detektoru vysokoenergetických fotonů vytvořených v průběhu interakce laser-plazma

Abstract

Tato práce se zaměřuje na zkoumání nového typu detektoru vysokoenergetických fotonů určeného pro nadcházející experimenty ve výzkumném centru ELI Beamlines. Vzhledem k tomu, že lasery v ELI Beamlines budou charakterizovány ultravysokými výkony a intenzitami (více než 10^21 W/cm2), extrémně intenzivní a krátké pulsy energetických fotonů (rtg a gama s teplotou až 50 MeV ) budou vyzařovány během interakce těchto laserů s terči. Běžně používaná diagnostika není schopná provádět spektrometrii pulzního fotonového záření v reálném čase, a proto byl vyvíjen nový detektor – elektromagnetický kalorimetr. V ideálním případě takový detektor bude schopen odhadnout teplotu produkovaných fotonů a stanovit jejich energetické rozdělení. Tato práce zahrnuje popis výsledků simulací, které byly provedeny pro návrh kalorimetru pomocí simulačního kódu FLUKA, a možné algoritmy rekonstrukce signálu z detektoru.

The thesis focuses on the research of a new type of high-energy photons detector to be used in upcoming experiments in the frame of the ELI Beamlines project. Since lasers with ultra-high peak powers and intensities (more than 10^21 W/cm2) will be available at ELI Beamlines, extremely intense and short high-energy photon bursts (with temperature up to 50 MeV) will be emitted during the laser-matter interaction. The currently used diagnostics are not suitable for real-time spectroscopy of such radiation, therefore a novel detector, an electromagnetic calorimeter, has been developed. Ideally, such detector should be capable to estimate the temperature of the generated photons and provide their energy distribution. The thesis describes the simulations that were performed employing the Monte Carlo FLUKA code to design the calorimeter and the signal reconstruction techniques developed.