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京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第18047号 / 理博第3925号 / 新制||理||1566(附属図書館) / 30905 / 京都大学大学院理学研究科数学・数理解析専攻 / (主査)准教授 小嶋 泉, 教授 岡本 久, 教授 重川 一郎 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第18072号 / 理博第3950号 / 新制||理||1569(附属図書館) / 30930 / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)教授 永江 知文, 准教授 成木 恵, 教授 鶴 剛 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

L'expérience Graal est consacrée à la spectroscopie nucléonique via la photo-production des mésons et en particulier à la mesure des observables de polarisation, qui donne des informations plus claires sur les contributions résonnantes aux états excités du nucléon. L'ensemble expérimentale est composé d'un faisceau Compton d'énergie entre 0.5 et 1.5 GeV, produit par rétro-diffusion d'un faisceau laser d'Argon sur les électrons de 6 GeV de l'anneau de stockage de l'ESRF, situé à Grenoble (France). Le programme de reconstruction des traces d'un détecteur composé de deux chambres cylindriques à multifils a été optimisé pour la mesure des canaux de réaction avec trois particules chargées dans l'état final. La résolution spatiale et l'efficacité de ce détecteur ont été estimées et testées avec la photo-production de eta et omega sur le proton et avec la décroissance chargée du méson en trois pions. L'asymétrie faisceau Sigma, obtenue avec une polarisation linéaire des photons, a été mesurée pour la première fois dans la réaction gamma+p -> K+Lambda du seuil jusqu'à 1.5 GeV pour l'énergie du photon dans le repère du laboratoire. Cette observable peut en effet être plus sensible, par rapport à la section efficace, à certaines contributions résonnantes. La comparaison de l'asymétrie faisceau avec un nouveau modèle isobarique, qui a été étendu jusqu'aux énergies de 2.5 GeV dans le système du centre de masse, a montré que cette observable est plus sensible aux résonances nucléoniques qu'à celles hypéroniques.

Die Protonentherapie, welche zur Behandlung von Tumoren mittlerweile weltweit eingesetzt wird, könnte von einem System zur Reichweitekontrolle des Protonenstrahls bedeutend profitieren. Einen Rückschluss auf die Position der Protonen in Echtzeit ermöglicht die prompte Gammastrahlung. Diese Sekundärstrahlung entsteht durch nukleare Wechselwirkungen der Protonen mit den Atomkernen im Gewebe. Derzeit existieren verschiedene Methoden die aus einer Messung der zeitlichen oder räumlichen Verteilung dieser hochenergetischen Photonen versuchen eine Reichweiteinformation zu gewinnen. Die Methoden zur Nutzung prompter Gammastrahlung beruhen auf den verlässlichen Voraussagen von Teilchentransportrechnungen. Im Vergleich zu Messungen zeigen diese jedoch Diskrepanzen in den Photonenproduktionsquerschnitten aufgrund mangelnder experimenteller Stützstellen. Um einen Beitrag zu der Datenlage zu leisten, soll das Emissionsspektrum prompter Gammastrahlung am Kohlenstoff bestimmt werden. Dazu werden mithilfe von Entfaltungsalgorithmen aus den aufbereiteten Messdaten und der simulierten Detektorantwort vorhandene Energielinien und deren Intensität extrahiert. Über eine Normierung auf die Anzahl einfallender Protonen erfolgt die Bestimmung von Ausbeuten prompter Gammastrahlung bei der Bestrahlung homogener Kohlenstofftargets mit Protonen.:1 Einleitung und Motivation 2 Grundlagen der Entfaltung von Gammaspektren 2.1 Inverses Problem 2.1.1 Gold-Dekonvolution 2.1.2 Spektrum-Stripping 3 Experimentelle Bestimmung des prompten Gammaspektrums 3.1 Vorbetrachtungen und Aufbau des Experimentes 3.2 Verarbeitung der Messdaten 3.3 Optimierung des Messaufbaus und Maßnahmen der Untergrundreduktion 3.3.1 Abschirmung der Detektoren und Untergrundkorrektur 3.3.2 Flugzeitdiskriminierung 4 Entfaltung der gewonnenen Gammaspektren 4.1 Bestimmung der Detektorantwort mit GEANT 4 4.1.1 Bestimmung der detektorspezifischen Energieauflösung und des Ansprechvermögens über Quellmessungen 4.2 Entfaltung 4.2.1 Ergebnisse der Gold-Dekonvolution 4.2.2 Ergebnisse des Spektrum-Stripping 4.3 Protonenfluenznormierung 5 Zusammenfassung und Ausblick Anhang A Depositionsspektren der Detektoren 2 (125°) und 3 (55°) 69 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Danksagung Selbstständigkeitserklärung / Proton therapy, which has become a clinically established technology for cancer treatment worldwide, would greatly benefit from an appropriate range verification system. A signature, which can be used to trace the range of the primary protons in real time during the treatment, is the so-called prompt gamma radiation. It is produced in nuclear reactions of the protons with the nuclei in tissue. Currently, there are different approaches which try to decode a range information from the spatial or time distribution of these high energetic photons. Methods utilizing prompt gamma-rays rely on the prediction of particle transport simulations. In comparison to measurements these simulations show severe deviations in prompt gamma-ray yield due to insufficient availability of experimental data. To make a contribution to the data situation, the prompt gamma-ray emission spectra for carbon should be investigated. Therefore deconvolution algorithms are applied to measured spectra with knowledge of the detector response function. Unfolded energy lines and their intensities are examined. With help of proton fluence some yields for the irradiation of homogeneous graphite targets are determined.:1 Einleitung und Motivation 2 Grundlagen der Entfaltung von Gammaspektren 2.1 Inverses Problem 2.1.1 Gold-Dekonvolution 2.1.2 Spektrum-Stripping 3 Experimentelle Bestimmung des prompten Gammaspektrums 3.1 Vorbetrachtungen und Aufbau des Experimentes 3.2 Verarbeitung der Messdaten 3.3 Optimierung des Messaufbaus und Maßnahmen der Untergrundreduktion 3.3.1 Abschirmung der Detektoren und Untergrundkorrektur 3.3.2 Flugzeitdiskriminierung 4 Entfaltung der gewonnenen Gammaspektren 4.1 Bestimmung der Detektorantwort mit GEANT 4 4.1.1 Bestimmung der detektorspezifischen Energieauflösung und des Ansprechvermögens über Quellmessungen 4.2 Entfaltung 4.2.1 Ergebnisse der Gold-Dekonvolution 4.2.2 Ergebnisse des Spektrum-Stripping 4.3 Protonenfluenznormierung 5 Zusammenfassung und Ausblick Anhang A Depositionsspektren der Detektoren 2 (125°) und 3 (55°) 69 Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Danksagung Selbstständigkeitserklärung