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Publicação
Light fragment detection using Resistive Plate Chambers Contribution to GSI experiment G249
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 4.03 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
This thesis presents the development, simulation, and experimental application of recon-
struction methods for light fragment detection using a Resistive Plate Chamber (RPC) in
the framework of the R3B collaboration at GSI. The work is carried out in the context
of experiment G249, which investigates the structure of the neutron-rich nucleus 25F via
quasi-free scattering.
A central part of the thesis is the development of multidimensional fitting (MDF)
functions within the R3BRoot framework, designed to reconstruct physical quantities from
detector observables. Simulated datasets were used to train the MDF models with input
from the FOOT tracking detectors, the GLAD dipole magnet, and the RPC. Functions
were validated in Geant4-based simulations, achieving high predictive accuracy with
uncertainties down to 10−3, demonstrating robustness under realistic detector resolutions.
Simulations were also performed to estimate the fragment composition reaching the
RPC, identifying deuterons, tritons, and alpha particles as dominant contributions.
The RPC performance during the G249 beam time was evaluated. Key results include
a time resolution of 38 ps, efficiency of ∼93% close to expectations, and identification of
problematic strips affecting calibration. Preliminary applications of the MDF method to
real data showed promising results for p/Q but poorer resolution for A/Q, attributed to
ongoing detector calibration.
Overall, this work highlights the RPC’s potential to evolve from a proton and timing
detector to an active fragment reconstruction device, extending its role within R3B and at
FAIR.
Esta dissertação apresenta o desenvolvimento, simulação e aplicação experimental de métodos de reconstrução para a deteção de fragmentos leves utilizando uma Câmara de Placas Resistivas (RPC), no âmbito da colaboração R3B no GSI. O trabalho é realizado no contexto da experiência G249, que investiga a estrutura do núcleo rico em neutrões 25F através de reações em regime de dispersão quase-livre. Uma parte central é o desenvolvimento de funções de ajuste multidimensional (MDF) no R3BRoot, concebidas para reconstruir grandezas físicas a partir de observáveis dos detetores. Conjuntos de dados simulados foram usados para treinar os modelos MDF com informação proveniente dos detetores FOOT, do dipolo GLAD e da RPC. As funções foram validadas em simulações baseadas no Geant4, atingindo elevada precisão preditiva com incertezas da ordem de 10−3, demonstrando robustez em condições realistas. Simulações adicionais estimaram a composição de fragmentos que atingem a RPC, identificando deutérios, trítios e partículas alfa como dominantes. O desempenho da RPC durante o tempo de feixe da experiência G249 foi avaliado. Resultados principais incluem uma resolução temporal de 38 ps, eficiência de ∼93% pró- xima das expectativas e a identificação de tiras problemáticas. As aplicações preliminares do método MDF a dados reais mostraram bons resultados para p/Q mas desempenho inferior para A/Q, atribuído à calibração ainda em curso. Este trabalho evidencia o potencial da RPC em evoluir de um detetor de protões e tempo para um dispositivo ativo de reconstrução de fragmentos, ampliando o seu papel na R3B e na FAIR.
Esta dissertação apresenta o desenvolvimento, simulação e aplicação experimental de métodos de reconstrução para a deteção de fragmentos leves utilizando uma Câmara de Placas Resistivas (RPC), no âmbito da colaboração R3B no GSI. O trabalho é realizado no contexto da experiência G249, que investiga a estrutura do núcleo rico em neutrões 25F através de reações em regime de dispersão quase-livre. Uma parte central é o desenvolvimento de funções de ajuste multidimensional (MDF) no R3BRoot, concebidas para reconstruir grandezas físicas a partir de observáveis dos detetores. Conjuntos de dados simulados foram usados para treinar os modelos MDF com informação proveniente dos detetores FOOT, do dipolo GLAD e da RPC. As funções foram validadas em simulações baseadas no Geant4, atingindo elevada precisão preditiva com incertezas da ordem de 10−3, demonstrando robustez em condições realistas. Simulações adicionais estimaram a composição de fragmentos que atingem a RPC, identificando deutérios, trítios e partículas alfa como dominantes. O desempenho da RPC durante o tempo de feixe da experiência G249 foi avaliado. Resultados principais incluem uma resolução temporal de 38 ps, eficiência de ∼93% pró- xima das expectativas e a identificação de tiras problemáticas. As aplicações preliminares do método MDF a dados reais mostraram bons resultados para p/Q mas desempenho inferior para A/Q, atribuído à calibração ainda em curso. Este trabalho evidencia o potencial da RPC em evoluir de um detetor de protões e tempo para um dispositivo ativo de reconstrução de fragmentos, ampliando o seu papel na R3B e na FAIR.
Descrição
Palavras-chave
Resistive Plate Chamber (RPC) Quasi-free scattering (QFS) Multidimensional fitting (MDF) Exotic nuclei R3B collaboration