Dynamický rozsah fotonásobičů v impulsním režimu

Abstract

Tato práce je věnována experimentálnímu vyhodnocení dynamického rozsahu fotonásobičů používaných k detekci neutronů. Jejím cílem je vyhodnotit jejich citlivost, linearitu, relativní zesílení a tranzitní čas a rozdíl mezi jednotlivými fotonásobiči. Znalost toho, jak se fotonásobiče chovají za konkrétních okolností, je nezbytná pro jejich správné použití během experimentu. Za tímto účelem byly provedeny dva nezávislé experimenty. První z nich pomocí plazmatického fokusu produkoval tvrdé rentgenové a neutronové impulsy. Za různých napájecích napětích se ukázalo, že fotonásobiče vykazovaly jasné rozdíly mezi odezvami na příchozí signál. Byla popsána jejich citlivost, úrovně saturace a linearita, ačkoli větší počet testů by přinesl přesvědčivější výsledky. Druhý experiment používal neodymový laser ke změření relativního zesílení a tranzitního času. Výsledky relativního zesílení korelovaly se závěry z prvního experimentu. Pravděpodobnou příčinou rozdílů v parametrech mezi jednotlivými fotonásobiči byla degradace fotokatody. Tranzitní čas se mezi fotonásobiči prakticky nelišil. Tato zjištění spolu s algoritmy používanými ke zpracování dat mohou posloužit k většímu zpřesnění výsledků v nadcházejících experimentech.

This thesis is devoted to the experimental evaluation of the dynamic range of photomultiplier tubes used for neutron detection. It aims to assess their sensitivity, linearity, relative gain, and transition time and the difference between individual photomultipliers. The knowledge of how the photomultiplier tubes behave under specific circumstances is essential to correctly use them during the experiment. For this purpose, two independent experiments were performed. The first one used a plasma focus to produce hard x-ray and neutron pulses. At several supply voltages, the individual photomultiplier tubes showed clear differences between responses to the incoming signal. Their sensitivity, saturation levels, and linearity were described, although a larger number of tests would yield more conclusive results. The second experiment used a neodymium laser to measure the relative gain and transition time. The relative gain results correlated with the findings from the first experiment. The probable cause behind the differences between individual photomultipliers was found to be the degradation of the photocathode. The transition time among the photomultiplier tubes was practically the same. These findings together with the algorithms used to process the data can serve to make the upcoming experiment results more accurate.