شبیه‌سازی روش هیبریدی تولید پوزیترون،بر اثر تابش کانالی صفحه‌ای و محوری الکترون‌های نسبیتی

صالحی, حمداله; شفیعی سروستانی, مریم; آزادگان, بهنام

doi:10.22055/jrmbs.2019.14908

شبیه‌سازی روش هیبریدی تولید پوزیترون،بر اثر تابش کانالی صفحه‌ای و محوری الکترون‌های نسبیتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

حمداله صالحی ¹

مریم شفیعی سروستانی ¹

بهنام آزادگان ²

¹ گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

² گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

10.22055/jrmbs.2019.14908

چکیده

در این مقاله روش هیبریدی تولید پوزیترون، که در آن از تابش کانالی الکترون‌های نسبیتی بر اثر عبور از صفحات و محورهای مختلف بلورهای تنگستن استفاده می‌شود، مورد بررسی قرار گرفته است. طیف تابش کانالی از صفحات و محورهای مختلف بلورهای Si، C، Ge وWبا اعمال تقریب دویلی ـ تورنر برای پتانسیل‌های پیوستۀ صفحات و محورها محاسبه شده است. همچنین وابستگی طیف تابش کانالی به زاویۀ فرودی الکترون‌های نسبیتی با صفحات و محورهای بلور، بررسی شده است. با برخورد تابش کانالی با هدف غیربلورین تنگستنی، بر اثر پدیدۀ تولید زوج، پوزیترون تولید می‌شود. شبیه-سازی فرآیند تولید تابش کانالی به کمک کد نوشته شده به زبان برنامه‌نویسی متمتیکا انجام شده است که طیف انرژی فوتون-های تولیدی از الکترون‌های کانالی را محاسبه می‌کند. همچنین در تکمیل تحقیقات قبلی، از کد GEANT4به‌منظور شبیه‌سازی فرآیند تولید زوج در هدف غیربلورین تنگستنی استفاده شده است. نتایج این کار با نتایج دیگران از تطابق خوبی برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

پوزیترون

تابش کانالی

الکترون‌های نسبیتی

بلور و فوتون

عنوان مقاله English

Simulation of hybrid positron source based on planar and axial channeling radiation of relativistic electrons

نویسندگان English

Hamdollah Salehi ¹

Maryam Shafeei ¹

Behnam Azadegan ²

¹ Department of physics, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran

² Department of physics, Hakim Sabzevari University, P. O. Box: 397, Sabzevar, Iran

چکیده English

A hybrid positronsource based on the Channeling Radiation (CR) of relativistic electrons on different planes and axes of Si, C, Ge and W crystals is investigated. We have calculated CR spectra from different planes and axes of Si, C, Ge and W crystal using the Doyle–Turner approximation for the continuum potentials of crystallographic planes and axes. The dependence of CR on the incidence angle of electrons is also investigated. The CR is then impinging on an amorphous tungsten target producing positrons by e+-e- pair creation. The simulations are made with our developed Mathematica codes which calculate the photon CR in the crystal target and GEANT4 code which calculates the materialization of photons into e+e- pairs in amorphous W target. The results of this work are in good agreement with other results.

کلیدواژه‌ها English

Positron

Channeling radiation

relativistic electrons

crystal

photon

[1] R. Chehab, R. Cizeron, C. Sylvia, V. Baier, Experimental determination of the positron source emittance for a crystal target, Physics Letters B 525 (2002) 41-48. https://doi.org/10.1016/S0370-2693(01)01395-8

[2] H. Backe, P. Kunz, Lauth, A. Rueda,Planar channeling experiments with electrons at the 855 MeV Mainz Microtron MAMI, Nuclear Instrum and Methods in physics Research B 266 (2008) 3836-3851. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2008.05.012

[3] X. Artru, V. Baier, K. Beloborodov, G. Bocheck,Experiment with a crystal-assisted positron source using 6 and 10 GeV electrons, Nuclear Instrum and Methods in physics Research B 201 (2003) 243-252. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)01180-1

[4] X. Artru, V. Baier, A. Bukin, T. Dimova ,R. Kirsch, Summary of experimental studies, at CERN, on a positron source using crystal effects, Nuclear Instrum and Methods in physics Research B 240 (2005) 762-776. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2005.04.134

[5] M. Satoh, T. Suwada, K. Furukawa, T. Kamitani and etal, Experimental study of positron production from silicon and diamond crystals by 8-GeV channeling electrons, Nuclear Instrum and Methods in physics Research B 227 (2005) 3-10. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2004.03.088

[6] J. Lindhard, K. Danske,d. Selsk .Quantum properties and structure of considered matter Matematisk-fysiske Meddelelser 14 (1965) 34-39.

https://doi.org/10.1088/0305-4616/1/2/010

[7] Y. Yamamura, Y.H. Ohtsuki,Computer simulation of the radiation of axially channeled electrons, Physical Review. B 24 (1981) 3430-3440.https://doi.org/10.1103/PhysRevB.24.3430

[8] Y.H. Ohtsuki, Y. Yamamura, M. Yoshimatsu, Axial-channeling radiation of MeV electrons in high-Z materials , Physical. Review B 28 (1983) 3718-3724. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.28.3718

[9] B. Azadegan, W. Wagner, J. Pawelke, Dependence of the linewidth of planar electron channeling radiation on the thickness of the diamond crystal, Physical Review B 74 (2006) 045209-11. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.045209

[10] B. Azadegan, L.Sh. Grigoryan, J. Pawelke, W. Wagner, Investigation of planar electron channelling radiation generated in quartz single crystals, Journal of Physics B 23 (2008) 5101-5111. https://doi.org/10.1088/0953-4075/41/23/235101

[11] B. Azadegan, S.B. Dabagov, W. Wagner, Computer simulation of the radiation of electrons axially channeled in a thinGe single crystal,Nuclear Instrum and Methods in physics Research B 269 (2011) 2098-2106. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2011.06.018

[12] B. Azadegan, S.B. Dabagov, Planar channeling radiation by 20–800MeV electronsin a thin silicon carbide,The European Physical Journal Plus 126 (2011)11058-11069.

https://doi.org/10.1140/epjp/i2011-11058-0

[13] P.A. Doyle, P.S.Turner, Relativistic Hartree-FoekX-ray and Electron Scattering Factors, Acta Crystallographica A 24 (1968) 390-397. https://doi.org/10.1107/S0567739468000756

[14] J.D. Jackson, Classical Electrodynamics, Wiley, New York, (1975). https://doi.org/10.1002/3527600434.eap109

[15] O. Bogdanov, K.B. Korotchenko, Yu.L. Pivovarov,Channeling radiation from relativistic electrons in a thin LiF crystal: When is a classical description valid?Nuclear Instrum and Methods in physics Research B 266 (2008)3858-3862. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2008.06.025

[16]B.Gennady,G. Sushko, A.Ilia, Simulation of ultra-relativistic electrons and positrons channeling in crystals with MBN EXPLORER, Journal of Computational Physics 252 (2013) 278-290.

https://doi.org/10.1016/j.jcp.2013.06.028