ÚTEF - Ústav technické a experimentální fyziky

Higgs Boson Research in the ATLAS Experiment

Type:	Master, PhD
Supervisor:	André Sopczak

Abstract:	The work will be carried out using relevant experimental data and phenomenological research in the ATLAS experimement at CERN. After a new particle was discovered at CERN in 2012 which is compatible with a Higgs boson, it is crucially important to determine precisely which particle was discovered. The above thesis topics are particularly interesting towards this challange. They address important aspects towards a deeper unterstanding of the discovery. The projects are carried out in an international collaboration and offer the possibility for research travels to CERN. The projects are foreseen for Master students and can be extended to docroral theses if qualified candidates apply.

Medipix/Timepix Data Analysis/Update in the ATLAS Experiment

Type:	Master, PhD
Supervisor:	André Sopczak

Abstract:	The work will be carried out using data collected during the last 4 years with Medipix (MPX) detectors in the ATLAS experimement at CERN and TPX detectors to be implemented in the ATLAS experiment in the future. The MPX and TPX devices are chiefly developped and maintained by the IEAP. These devices allow to characterize the composition of radiation in the ATLAS experiment. They also allow to determine the primary collision rate with precision. The resulting luminosity measurements are particularly important for many physics analyses in the ATLAS experiment. TPX detectors will be used for particle identification and luminosity measurements in the future. These projects are carried out in an international collaboration and offers the possibility for research travels to CERN. The projects are foreseen for Master students and can be extended to a docroral thesis if qualified candidates apply.

Adatptivní počítačová tomografie

Type:	Master, PhD
Supervisor:	Jan Jakůbek

Abstract:	Standard methods of computed tomography for X-ray or neutron radiography are based on measurement of number of 2D radiographic images (projections) of studied object under different angles. These data are used for off-line analysis resulting in 3D reconstruction of the object structure. During reconstruction it is seen that importance of projections can differ. Certain projections are more important than others. By implementation of feedback between reconstruction algorithm and radiographic system it is possible to reduce number of projections reaching the same reconstruction quality. The topic of the project is to develop such a system for adaptive computed tomography using existing equipment for X-ray microradiography and tomography with single particle counting pixel detector Medipix2 or Timepix. The work will be performed in frame of international collaboration Medipix2 a Medipix3 (CERN).

Detekce kosmického záření a experiment CZELTA

Typ:	výzkumný úkol, diplomová práce
Vedoucí:	Karel Smolek
www	http://www.utef.cvut.cz/index.php?Ns=103&id=1000006
Obsah:	Práce je zaměřena na studium vysokoenergetického kosmického záření za použití sítě detekčních stanic CZELTA. Projekt je rozvíjen ve spolupráci s Univerzitou Alberta v Kanadě. Náplní studentské práce bude analýza naměřených dat a testování technické stránky zařízení detekčních stanic.

Diagnostika, optimalizace a automatická konfigurace parametrů pixelových detektorů Medipix

Typ	Výzkumný úkol, Diplomová práce
Supervisor	Jan Jakůbek

Obsah	Polovodičové pixelové detektory ionizujícího záření vyvíjené a testované na našem pracovišti v rámci mezinárodní kolaborace Medipix řízené z CERN představují současný vrchol zobrazovací techniky. Správná funkce těchto systémů vyžaduje precizní nastavení mnoha parametrů. Toto nastavení se může pro jednotlivé detektory i jejich jednotlivé aplikace významně lišit. Ukazuje se, že manuálně nelze optimální nastavení najít a detektory jsou tak provozovány v nevýhodném režimu. Cílem práce bude nalezení kalibračních a optimalizačních postupů pro několik typických aplikací detektorů. Softwarové řešení tohoto problému se stane součástí systému Pixelman, který je celosvětově používán pro sběr dat z detektorů Medipix.

Dvojitý elektronový záchyt ¹⁰⁶Cd v experimentu TGV II

Typ:	Diplomová práce, Doktorská disertační práce
Vedoucí:	Ivan Štekl, Pavel Čermák

Obsah:	Tématem práce (diplomové i doktorské) je měření dvojitého elektronového záchytu (EC/EC)izotopu ¹⁰⁶Cd v experimentu TGV II, což souvisí s fyzikou neutrin. Spektrometr TGV II je umístěn v podzemní laboratoři Modane (Francie). Detektorová část spektrometru se skládá z 32 HPGe detektorů v jednom kryostatu, které pracují v koincidenci. Jedná se o dlohodobě běžící experiment. Úkolem studenta bude především se seznámit s principem činnosti spektrometru a s programovým vybavením pro zpracování naměřených dat (na bázi systému ROOT). Hlavním úkolem bude zpracování experimentálních dat pro různé módy 2νEC/EC (např. ze základní hladiny na základní hladinu a na vzbuzené hladiny ¹⁰⁶Pd).

Dvojitý rozpad beta v experimentu NEMO-3

Typ:	Diplomová práce, Doktorská disertační práce
Vedoucí:	Ivan Štekl

Obsah:	Subject of thesis (diploma, Ph.D.) is connected with the measurement of double beta decay by the detector NEMO-3 which is installed in Modane underground laboratory (France). The NEMO-3 detector contains almost 10 kg of decay isotopes such as ¹⁰⁰Mo, ⁸²Se, ¹¹⁶Cd, ¹³⁰Te, ¹⁵⁰Nd, ⁹⁶Zr and ⁴⁸Ca. Detector is devoted to the search of neutrinoless and two-neutrino double beta decay. The responsibility of student is to become familiar with the NEMO-3 detector and mainly experimental data procesing of different modes (neutrinoless, two-neutrino, excited levels) for 1-2 isotopes.

Koincidenční zobrazování s pixelovými detektory

Typ:	Diplomová práce, Doktorská disertační práce
Vedoucí:	Jan Jakůbek

Obsah:	Technika instrumentální aktivační analýzy (IAA) pracuje s aktivovanými vzorky. Příslušný vzorek je zkoumán vzhledem k obsahu určitého chemického prvku. Excitovaná jádra dotyčného prvku padají na stabilní energetickou hladinu, přičemž vyzařují specifické záření. Jestliže ono záření detekujeme a identifikujeme (ve většině případů měřením energie), můžeme potvrdit přítomnost hledaného izotopu ve zkoumaném vzorku a určit jeho koncentraci. Tenký křemíkový pixelový detektor svede efektivně detekovat pouze nabité částice (elektrony, alfa-částice, fragmenty štěpení, ...) a nízkoenergetické fotony (5–30 keV). Tudíž, jestliže aktivovaný prvek emituje záření některého z uvedených typů v koincidenci s fotonem, může být vizualizován. Navrhovaná práce bude prováděna v rámci projektů mezinárodní kooperace Medipix2 a Medipix3 (CERN).

Laserovým plazmatem indukovaná nízkoenergetická jaderná excitace

Typ:	Výzkumný úkol, Diplomová práce
Školitel:	Carlos Granja
Popis práce:	Tento projekt se věnuje experimentální studium nízkoenergetických jaderných excitací, jež jsou vyvolány (spouštěny) laserově indukovaným plazmatem. Experimenty jsou prováděny v pražském laserovém zařízení PALS (= Prague Asterix Laser System).
	Úkoly zahrnují (i) adaptaci aktivních polohově citlivých polovodičových detektorů (rodiny Medipix) na vysokou intenzitu záření a elektromagnetickou interferenci; (ii) rentgenovou spektroskopii s použitím polovodičových a scintilačních detektorů a rentgenovou difrakci na krystalech; (iii) teoretický a modelový popis interakce plazma–jádro a rovněž nízkoenergetických excitací a rozpadů atomových jader.

Microradiographic monitoring of the behaviour of modern composite materials during failure

Type	Výzkumný úkol, Diplomová práce
Supervisor	Daniel Vavřík
Abstract	Nowadays composite materials (and nanocmposites) used for advanced structures in aerospace and automotive industry brings number of new tasks concerning on failure resistance. Standard toughness tests give lack informations due to highly nonlinear physical behaviour of these materials. The micro‑radiographic observation of the composite materials during loading can bring large benefit for basic research as well as for engineering practise when mechanical behaviour and damage mechanims will be identified. Nanofocus X-ray tube and pixelated X-ray detector Medipix will be used for experimental setup. Advanced image processing methods are required for succesfull fullfiling of the project goals defined below. - Developing of the experimental methodology for obsrvation of physical behaviour of the several types of the composite materials during loading. - Experimental data procesing resulting in description of the mechanical and damage behaviour of the inspected materials.

Neutralino detection (dark matter carrier) and experiment PICASSO

Type	Master & Ph.D.
Supervisor	Ivan Štekl
www	http://picassoweb.lps.umontreal.ca
Abstract	Subatomic and astroparticle physics

Pixel detectors in double beta decay

Typ:	Diplomová práce, Doktorská disertační práce
Vedoucí:	Ivan Štekl, Pavel Čermák

Obsah:	The subject of thesis (Diploma, Ph.D.) is aimed to study the feasibility of using the pixel detectors in neutrino physics. Pixel detectors are state-of-art technique (more than 65 000 independent detectors in one chip, 55 x 55 micrometers² each). The work will include the study of basic spectroscopic features of Si and CdTe pixel detectors (e.g. energy resolution, calibration), measurement of the background (in IEAP CTU and underground laboratory), distinguishing of different particles (electrons, mions, X-rays, photons) by pixel detector and coincidence measurement with pixel detectors.

R&D of novel detecting structures in semiconductor sensors for position–sensitive detection and spectrometry of iozning radiation

Type	Master & Ph.D.
Supervisor	Jan Jakůbek
Abstract	Curent semiconductor position sensitive detectors with segmented sensor utilize mostly pixilated or strip layout of collecting electrodes on the sensor surface. A new alternative arrangement is known as so called “3D detectors” where electrodes are created inside of the sensitive detector volume. The main aim of the student project is to design the sensor chip using new 3D technology and optimize it for several particular imaging applications. The design should reflect higher performance of current electronics which is able to process fast signals and larger data volume. The work will be performed in frame of international collaborations Medipix2 and Medipix3(CERN). Test devices will be fabricated in collaboration with partners of IEAP (i.e. Mid Sweden University Sundsval, Univ. of Glasgow and others).

Radiografie a tomografie pomocí sekundární radiace s polovodičovými pixelovými detektory

Type	Master & Ph.D.
Supervisor	Jan Jakůbek
Abstract	Standard radiographic setups are mostly in transmission arrangement . A beam of radiation is attenuated by penetration through an investigated sample making projection of its internal structure onto detector surface. In many applications it is advantageous to combine this classical approach with imaging using secondary radiation emitted by the sample (X-ray fluorescence, prompt gamma emittion, scattering ...). The image recorded this way carries information about material composition of the sample. The aim of the student project is to build a system with pixel detector and suitable aperture for imaging with secondary radiation stimulated by beam of slow neutrons and/or X-ray photons and to develop methods for visualization of the sample structure. The work will be performed in frame of international collaborations Medipix2 and Medipix3(CERN). For experiments beam lines in laboratories of our partners in PSI (Switzerland), ILL/ESRF (France) and NPI (Czech Rep.) can be used.

Spektroskopie štěpných fragmentů pomocí pixelových detektorů

Typ	Výzkumný úkol, Diplomová práce
Školitel	Carlos Granja
Abstrakt (anglicky)	This project aims at the experimental study of fission and rare decay processes such as ternary and quaternary fission. The position- and energy-sensitive pixel detector TimePix with per-pixel energy capability enables to measure precisely the energy of fragments and other particles. The figure shows a fission fragment (large cluster) and an alpha particle (small cluster) from ²⁵²Cf as seen in a portion of the 256x256 pixel array matrix of TimePix. 2D Gaussian fits are included. Experiments are carried out at the Neutron Physics Laboratory, JINR Dubna and at the ILL Grenoble.

Study of radiation damage of crystals using channeling/blocking technique

Type:	Master, PhD
Supervisor:	Jan Jakůbek

Abstract:	The radiation damage causes serious problem for most of detection systems. For semiconductor detectors the damage of the crystalline lattice degrades charge collection efficiency. Quality of crystalline structure can be measured using effect of channeling/blocking of heavy charged particles (protons, alphas, ...). Main aim of this project is to determine whether channeling/blocking technique can be used for evaluation of radiation damages. Measurements will be performed with single particle counting pixel detector Timepix. The work will be performed in frame of international collaboration Medipix2 a Medipix3 (CERN).

Zlepšení rozlišení polovodičového pixelového detektoru pro rentgenové záření metodou mikroposuvu

Typ:	výzkumný úkol, diplomová práce
Vedoucí:	Daniel Vavřík
Obsah:	Pixelové detektory jsou úspěšně používány k mikroradiografickým pozorováním. Rozlišení takového detektoru je omezeno rozměry jeho pixelů. Pro zvýšení dosaženého rozlišení se standardně využívá efektu geometrického zvětšení za použití rozbíhavého svazku rentgenového záření. Když však roste geometrické zvětšení, zároveň se zmenší rozměry pozorované oblasti. Jinou možností upotřebitelnou ke zvýšení dosaženého rozlišení je subpixelový mikroposuv používaného rentgenového detektoru. Ačkoliv je tento přístup zcela běžný v oboru optického zobrazování, není dostatečně dobře prozkoumán pro zobrazování za pomoci rentgenových paprsků. Výsledný obraz je v uvedeném přístupu získán z interpolace překrývajících se radiogramů.
	Cíle zadávaného projektu jsou definovány následujícím způsobem:
	— Vyhodnocení podmínek, za nichž je mikroskanování přínosem.
	— Vyvíjení softwaru pro zpracování posloupností obdržených radiogramů.
	— Návrh, zkonstruování a realizace mikroskanovacího systému.

Zobrazování s pixelovými detektory v trasovacím režimu

Type	Ph.D.
Supervisor	Jan Jakůbek
Abstract	The system of pixel detectors arranged in layers can effectively record tracks of energetic particles. By proper analysis of these tracks it is possible to determine the direction and energy of the primary particle. This method can be used also for imaging and it is applicable in many fields where image integrating devices are currently used. The method improves qualitative properties of current methods such as: spatial resolution, efficiency, direction sensitivity (no need of collimator), energy sensitivity. The work will be performed in close collaboration with team of designers of current pixel devices in frame of international collaborations Medipix2 and Medipix3 (CERN).