شبیه سازی پرتوهای کیهانی از سمت خورشید "on" و جهت های دیگر "off" و محفظه ی نوری تلسکوپ پرتوهای کیهانی

آشکارسازهای سوسوزن (که شبیه سازی آن ها بخشی از موضوع این پایان نامه می باشد)، از پرکاربردترین آشکارسازهای جهان است. مکانیزم عملکرد و ساختار ساده ی این آشکارسازها، استفاده از آن ها را آسان می کند. همچنین قیمت اندک آن ها در مقایسه با آشکارسازهای حالت جامد، مزیت مهمی برای این آشکارسازها محسوب می شود. این آشکارسازها معمولا از سه جزء اصلی تشکیل می شوند: سوسوزن پلاستیکی، محفظه ی نوری و تکثیر کننده نوری. در اثر عبور یک ذره ی باردار (مثل الکترون، میون، پروتون و ...) هزاران فوتون از سوسوزن گسیل می شود. این فوتون ها در داخل محفظه ی نوری مسیر های متفاوتی را طی می کنند تا در نهایت به تکثیر کننده نوری برسند. کارِ تکثیر کننده نوری (pmt) این است که جریان فوتونی را تبدیل به جریان الکتریکی کند. این جریان الکتریکی در سیستم الکترونیکی که به آشکارساز متصل است ثبت و قابل مشاهده خواهد بود. یک ذره باردار یونیزه کننده، بخشی از انرژی اش را در مسیری که داخل سوسوزن پلاستیکی طی می کند، از دست می دهد. اگر فرض کنیم که مقدار انرژی به جای مانده در سوسوزن پس از عبور ذره ی باردار از آن، مساوی باشد با مقدار انرژی ای که یک ذره با یونیزاسیون کمینه (mip) در یک ماده جاذب سبک (نسبت عدد اتمی به عدد جرمی از مرتبه 5/0 باشد)، به جای می گذارد؛ در آن صورت ذره ی باردار حدود mev 2 از انرژی اش را در هر گرم بر سانتی متر مربع از سوسوزن از دست خواهد داد (de/dx = 2 mev/gcm-2) [4]. از روی چگالی سوسوزن و نیز خروجی نوری آن می توان، تعداد فوتون هایی را که در هر سانتی متر از سوسوزن تولید می شوند محاسبه کرد. برای سوسوزن نوع ne102a که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است، چگالی gcm-2 032/1 [5] و خروجی نوری 10000 فوتون بر هر mev می باشد [6]، در نتیجه تعداد فوتون های تولید شده در هر سانتی متر از سوسوزن از مرتبه 20000 فوتون با طول موج حدود 423 نانو متر خواهد بود. سوسوزن همه فوتون ها را به طور همزمان گسیل نمی کند، بعضی فوتون ها زودتر و بعضی دیرتر تابش می شوند. تابع توزیع زمانِ تابش فوتون ها به صورت رابطه ی زیر خواهد بود: i=i_0 (e^(-t/?_1 )-e^(-t/?_2 )) که ?_1 و ?_2، به ترتیب 4/2 و 6/0 نانوثانیه اند. با در نظر گرفتن تمام ویژگی های بیان شده برای سوسوزن و شکل هندسی محفظه ی نوری آشکارساز، شبیه سازی انجام شد. یکی از مهم ترین خروجی های برنامه طیف زمانی فوتون ها است که در واقع نمودار تعداد فوتون های رسیده به تکثیر کننده در بازه های زمانی مشخص بر حسب زمان رسیدن آن ها به تکثیر کننده است. همچنین این منحنی اطلاعات بسیاری درباره نحوه رفتار زمانیِ آشکارسازها، نظیر زمان سعود و پهنای زمانی طیف را در اختیار ما قرار می دهد. از خروجی های دیگر این برنامه، تعیین سرنوشت فوتون های تولید شده در سوسوزن و تعداد کل فوتون های رسیده به تکثیر کننده است.