Rayleigh saçılmasından faydalanarak gazlı detektörlerde iyonik küme boyutunun tespit edilmesi

Gazlı detektörlerde iyonların, detektörün sağlıklı çalışmasına olumsuz etkileri vardır. Elektromanyetik indüksiyon yoluyla sinyale yaptıkları etkiler ve detektör hacminde kümelenerek ortamdaki elektrik alan konfigürasyonunu bozmaları başlıca problemler olarak sayılabilir. Özellikle TPC (Time Projection Chamber) gibi geniş hacimli gazlı detektörlerde bu problem günümüzde bilimsel çevrelerce sıklıkla tartışılmaktadır. Aslında bu problemin çözümü için bazı girişimlerde bulunulmuş olsa da henüz başarılı bir yaklaşıma rastlanmamıştır. Ancak kabul gören bir yaklaşım olarak öncelikle iyonların detektör içerisindeki davranışlarını belirlemek, sorunun çözümü için önemlidir. Literatürde iyonların sinyale etkilerinin olmadığı yönünde yoğun bir kanı mevcutken son zamanlarda bilimsel dergilerde yayınlanan makalelerde, bu iyonların sinyale önemli etkileri olduğu belirtilmiştir. Hatta detektör hacminde birincil elektronların oluşumu sırasında ortaya çıkan bu iyonlar, katoda ulaşıncaya kadar iyonik kümelere dönüşürler (Kalkan, 2015). İyonik kümelerin boyutunu belirlemek için alternatif bir araç olarak, ışık atomları veya fotonlarla saçılma deneyleri göze çarpmaktadır. Bu çalışmalar, detektör fiziği üzerine çalışmalar yapan bilim insanlarının dikkatlerini iyonlar üzerine çekmiştir ancak iyonların davranışlarını tam olarak açıklamakta yetersiz kalmıştır. Tamamen teorik hesaplamalara dayalı tahminlere dayandırılan iyonik kümelerin boyutları ile ilgili sonuçlar deneysel olarak kanıtlanmaya muhtaçtır. Yapılan bilimsel araştırmalar 1-3 atom veya molekülden oluşan iyonik kümelerin varlığını gösterse de bazı bilim otoriteleri ortamda yüzlerce atom veya molekülün iyonik küme oluşturabileceğini savunmaktadır. Sonuçta, iyonik kümelerin boyutlarının bilinmesiyle, detektör içerisinde oluşturdukları problem hakkında daha kapsamlı bilgi sahibi olunarak, ortaya konulacak çözümlere yön verilecektir. Bu tez çalışması kapsamında; detektör içerisinde iyonların oluştuğu ve elektrik alan ile sürüklendiği bölgeye lazer ışını gönderilmiştir. Saçılan ışının analiz edilmesi yoluyla (Rayleigh Saçılması) iyonik kümelerin varlığı ve boyutları hakkında deneysel kanıtlar ortaya konulmuştur. Rayleigh saçılması kullanılarak hacim tespiti yapılması uzun süredir kullanılmaktadır. Ancak, bu tezde kullanılacak yöntem ile literatür arasında belirgin farklar vardır. Mesela; oluşan iyonik kümeler vakum yoluyla değil, elektrik alan etkisiyle ilerlemektedir. Oluşan iyonik kümelerin ince bir memeye kanalize edilmesi de mümkün değildir. Problemin çözümü adına literatürde bulunan bu araştırmaların sadece yönteminden faydalanılacaktır. Elde edilmek istenen, gazlı detektörlerin çalışma parametrelerinde (Basınç, sıcaklık, nem oranı, kullanılan gaz karışımı vb.), oluşan iyonik kümelerin boyutları hakkındaki ilk deneysel sonuçları elde etmek ve literatürle paylaşmaktır.