Pulsformsanalys för identifiering av fissionsfragment från 233U

Abstract

Partikelidentifiering (PID) i kärnfysikaliska experiment genomförs ofta med hjälp av ΔE-E-metoden, där energierna från två kiseldetektorer används för att separera olika partiklar. En alternativ metod är pulsformsanalys (PSA), där endast en kiseldetektor används och fokus ligger på analysen av de elektriska pulser som genereras av partiklarna. Denna studie undersöker möjligheten att använda PSA som en alternativ metod till ΔE-E-analys genom att studera data insamlad från ett experiment med fission av 233U, utfört i juli 2025 vid ISOLDE Solenoidal Spectrometer vid CERN, Genève. Mer specifikt undersöks möjligheten att identifiera laddningen hos fissionsfragmenten med hjälp av PSA. En analysalgoritm i Python implementerades för att extrahera en vald pulsformsparameter i form av stigtiden. För PID utnyttjades en kombination av flera kompletterande metoder, däribland ΔE-E-metoden. Resultaten visar att PSA av den tillgängliga datan inte är tillräcklig för identifiering av enskilda partiklar och att metoden i nuläget bör betraktas som ett komplement till ΔE-E-analys. Samtidigt visar studien att metoden har potential att utgöra ett självständigt verktyg för PID efter vidare utveckling. Arbetet gav även uppskattningar av laddningen för de lättare respektive tyngre fissionsfragmenten till intervallen Z ∈ [32, 42] och Z ∈ [50, 60], även om resultaten har betydande osäkerheter till följd av den bakomliggande, komplexa fysiken. // Particle identification (PID) in nuclear physics experiments is commonly performed using the ΔE-E-method, where the energy from two silicon detectors are used to separate different types of particles. An alternative approach for particle identification is pulse-shape analysis (PSA), where only a single silicon detector is used and focuses on the analysis of the electrical pulses generated by particles. This study investigates the possibility of using PSA as an alternative method to ΔE-E-analysis by examining data collected from an experiment with fission of 233U, carried out in July 2025 at the ISOLDE Solenoidal Spectrometer at CERN, Genève. More specifically, the study explores the feasibility of identifying the charge of fission fragments using PSA. An analysis algorithm was implemented in Python to extract a selected pulse-shape parameter in the form of the rise time. For PID, a combination of several complementary methods were used, including the ΔE-E-method. The results show that PSA, based on the available dataset, is not sufficient for identifying individual particles and should therefore be seen as a complement to ΔE-E-analysis. At the same time, the study indicates that the method has the potential to become an independent tool for PID with further development. The work also provided estimates of the charge of the lighter and heavier fission fragments, in the ranges Z ∈ [32, 42] and Z ∈ [50, 60], although the results are subject to significant uncertainties due to the complex, underlying physics.