多重線絲漂移室之初始性能

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姓名

彭瀚生(Han-Sheng Peng) 查詢紙本館藏

畢業系所

物理學系

論文名稱

多重線絲漂移室之初始性能
(Initial performance of multi wire drift chamber)

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摘要(中)

為研究質子穿過不同靶材的特性，建構出一套測量質子散射角的系統，並在日本大阪大學核物理研究中心(Research Center of Nuclear Physics，簡稱RCNP)運用此系統測量80Mev的質子穿過不同靶材的散射結果。測量系統是以兩個多重線絲漂移室(Multi Wire Drift Chamber，簡稱MWDC)分別置於靶前與靶後，分別測量出質子穿過靶材前與穿過後的軌跡，將此兩個軌跡的角度相減即得到散射角。在靶材後方的MWDC之後架設射程測量儀測量質子在散射後殘餘能量，並以其中的第一與第二層做為觸發用途，當同時有質子穿過時才記錄數據。
初步分析結果與1993年B. Gottschalk的實驗比較，動態範圍從100上升至1000倍，解析度從0.5⁰上升至0.1⁰，無靶材之σ從1.25⁰縮小至0.35⁰。與Geant4、FLUKA、MCNP6模擬軟體相比，實驗結果顯示在水靶的部分，散射程度會比模擬的小，且水靶厚度對散射的影響程度也比模擬的小。

摘要(英)

To study the nature of proton interaction with target materials, a system of measuring multiple scattering of proton is developed. This system has been deployed at RCNP (Research Center of Nuclear Physics), Osaka University (Japan) to perform measurements of multiple scattering of 80 MeV protons. The system consists of two MWDC’s (Multi Wire Drift Chamber), targets and Range Finder. MWDC’s measure tracks of passing through protons, and angular difference of these two tracks is scattering angle. Range Finder measures the remained energy of proton after it scatters by target. The first two layers of Range Finder play the role of trigger.
Comparison with published experimental result by B. Gottschalk (1993), our preliminary result shows wider dynamical (increase from 100 to 1000), better angular resolution (improvement from 0.5⁰ to 0.1⁰) and smaller systematic resolution (angular resolution without target improves from 1.25⁰ down to 0.35⁰). Our preliminary results of scattering angle measurements of water targets show narrower distributions than simulation predicts (Geant4, FLUKA and MCNP6), and their dependence of water target thickness is weaker.

關鍵字(中)

★ 漂移室

關鍵字(英)

★ chamber
★ drift chamber

論文目次

摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
1.簡介 1
1.1質子治療 1
1.2實驗動機 2
2. 實驗架構 3
2.1構想與架設方式 3
2.2 邏輯線路圖與數據截取 8
2.2.1 儀器介紹 8
2.2.2 實驗資料流程 9
2.2.3 連線控制 9
3. REPIC 64ch Readout Board 10
3.1功能 10
3.2外觀與連接方式 11
3.3設定與讀出 13
3.3.1 使用方法 13
3.3.2 Window size / Delay 的意義與控制 16
3.3.3 Threshold 的調整 16
3.3.4 更改IP 17
3.4輸出模式 18
3.4.1 Pedestal 18
3.4.2 Raw data mode 18
3.4.3 Suppress mode 19
3.5 TDC的校準 21
4. 多線漂移室(Multi-Wire Drift Chamber, MWDC) 23
4.1 結構設計 23
4.2 運作原理 25
5. 散射角擬合分析 27
5.1 事件篩選 27
5.2 擬合方式 32
5.3 漂移速度 34
5.4 散射角 35
5.5 Chi square篩選 36
6. 結果與討論 39
6.1實驗回顧 39
6.2 實驗結果 41
6.3 實驗結果與模擬比較 45
6.4 結論 46
6.5 未來展望 47
6.5.1改進 47
6.5.2發展 48
參考文獻 50

參考文獻

[1]長庚紀念醫院國際醫療中心：質子放射治療簡介。2015年9月4日，取自http://www.chang-gung.com/news-1.aspx?rows=8&page=1&type=&id=352&mid=120&bid=3
[2] Yi-Chun Lin(2017), “Monte Carlo simulations for angular and spatial distributions in therapeutic-energy proton beams”, Radiation Physics and Chemistry ，取自https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2017.03.018
[3] REPIC(2017). 64ch READOUT BOARD User Guide. Tokyo Japan
[4] Thomas Ferbel (Eds.),Experimental techniques in high-energy nuclear and particle physics 2nd,World Scientific, Singapore, 1991.
[5] William R. Leo(Eds.),Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, 1987.
[6] B. Gottschalk, “ Multiple Coulomb scattering of 160 MeV protons ”,Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Vol 74, pp. 467-490, 1 June 1993.

指導教授

陳鎰鋒(A. E. Chen)

審核日期

2017-7-20

推文