Laue lens simulation for gamma radiation in the energy range of 1 MeV

Abstract

[ANGLÈS] The study of difraction applied to Laue lenses is a very promising tool in the field of astrophysics of gamma radiation. In the present work we carried out a theoretical study and a computational simulation of a Laue lens that works in the energy range of 1 MeV. First of all, we selected a geometry consisting of a concentric ring structure made of mosaic crystals; the materials used were germanium (Ge), copper (Cu) and silver (Ag). We considered two focal lengths of 10 m and 30 m. Some important parameters such as the arrangement of rings, the crystallographic planes of the crystals, the effective area of the lens and its point spread function, were obtained for these conditions. The results showed that the effective area increases when increases the focal distance, which represents a challenge in the design and construction of a Laue Lens. All calculations were developed using specialized software designed by a French research group, adapted and modified by the author to carry out this work.

[CASTELLÀ] El estudio de la difracción aplicada a las lentes de Laue es una herramienta muy prometedora en el campo de la astrofísica de radiación gamma. En el presente trabajo llevamos a cabo un estudio teórico y una simulación computacional de una lente de Laue que trabaja en el rango de energía de 1 MeV. En primer lugar seleccionamos una geometría consistente de una estructura de anillos concéntricos hecha de cristales tipo mosaico, los materiales usados fueron germanio (Ge), cobre (Cu) y plata (Ag). Consideramos dos distancias focales de 10 m y 30 m. Algunos parámetros tales como el arreglo adecuado de los anillos, los planos cristalográficos de los cristales, el área efectiva y la PSF (point spread function), fueron obtenidos para estas condiciones. Los resultados mostraron que el área efectiva aumenta cuando aumenta la distancia focal lo cual representa un reto en el diseño y construcción de la lente. Todos los cálculos fueron desarrollados usando el software especializado diseñado por el grupo de investigación Francés, adaptado y modificado por el autor para llevar a cabo este trabajo.

[CATALÀ] L'estudi de la difracció aplicada a les lents de Laue és una eina molt prometedora en el camp de l'astrofísica de radiació gamma. En el present treball duem a terme un estudi teòric i una simulació computacional d'una lent de Laue que treballa en el rang d'energia d'1 MeV. En primer lloc seleccionem una geometria consistent d'una estructura d'anells concèntrics feta de vidres tipus mosaic, els materials usats van ser germani (Ge), coure (Cu) i plata (Ag). Considerem dues distàncies focals de 10 mi 30 m. Alguns paràmetres com ara l'arranjament adequat dels anells, els plans cristal · logràfics dels vidres, l'àrea efectiva i la PSF (Point spread function), van ser obtinguts per aquestes condicions. Els resultats van mostrar que l'àrea efectiva augmenta quan augmenta la distància focal la qual cosa representa un repte en el disseny i construcció de la lent. Tots els càlculs van ser desenvolupats utilitzant el programari especialitzat dissenyat pel grup de recerca Francès, adaptat i modificat per l'autor per dur a terme aquest treball.