Pomiar strumienia termicznych neutronów w podziemnym laboratorium w Gran Sasso. Karol Jędrzejczak IPJ P-VII Łódź

Podobne dokumenty
Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

Ćwiczenie nr 5 : Badanie licznika proporcjonalnego neutronów termicznych

γ6 Liniowy Model Pozytonowego Tomografu Emisyjnego

ĆWICZENIE 2. BADANIE CHARAKTERYSTYK SOND PROMIENIOWANIA γ

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności źródła 60 Co. Tomasz Winiarski

ĆWICZENIE 3. BADANIE POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA α i β w ABSORBERACH

Wyznaczanie efektywności mionowego układu wyzwalania w CMS metodą Tag & Probe

Metamorfozy neutrin. Katarzyna Grzelak. Sympozjum IFD Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW. K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23

przyziemnych warstwach atmosfery.

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Ćwiczenie LP2. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 25 października 2009

promieniowania Oddziaływanie Detekcja neutronów - stosowane reakcje (Powtórka)

Ćwiczenie nr 2 : Badanie licznika proporcjonalnego fotonów X

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 4. Badanie rozkładu gęstości strumienia kwantów γ oraz mocy dawki w funkcji odległości od źródła punktowego

C5: BADANIE POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA α i β W POWIETRZU oraz w ABSORBERACH

Wszechświata. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Narodowe Centrum Badań Jądrowych Dział Edukacji i Szkoleń ul. Andrzeja Sołtana 7, Otwock-Świerk

Szkoła z przyszłością. Zastosowanie pojęć analizy statystycznej do opracowania pomiarów promieniowania jonizującego

UWAGA! spełnia/nie spełnia* spełnia/nie spełnia* spełnia/nie spełnia* spełnia/nie spełnia* spełnia/nie spełnia* spełnia/nie spełnia*

Detektor Fazowy. Marcin Polkowski 23 stycznia 2008

Nowe scyntylatory w ochronie granic

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE w MEDYCYNIE

C5: BADANIE POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA α i β W POWIETRZU oraz w ABSORBERACH

Skonstruowanie litowo-deuterowego konwertera neutronów termicznych na neutrony prędkie o energii 14 MeV w reaktorze MARIA (Etap 14, 5.1.

3. Zależność energii kwantów γ od kąta rozproszenia w zjawisku Comptona

Ćwiczenie 3++ Spektrometria promieniowania gamma z licznikiem półprzewodnikowym Ge(Li) kalibracja energetyczna i wydajnościowa

Oddziaływanie Promieniowania Jonizującego z Materią

AcTIVE SOLUTIONS - FTTH - GPON

Ekspansja Wszechświata

Pakiet ROOT. prosty generator Monte Carlo. Maciej Trzebiński. Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauki

I STYTUT CHEMII I TECH IKI JĄDROWEJ

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

Znaczenie promieniowania tła dla komórkowych systemów naprawczych. Prezentacja założeń projektu Łukasz Wieteska

Wyznaczanie promieniowania radonu

Licznik scyntylacyjny

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności statystycznych

WYZNACZANIE ZAWARTOŚCI POTASU

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

J8 - Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Problem testowania/wzorcowania instrumentów geodezyjnych

J14. Pomiar zasięgu, rozrzutu zasięgu i zdolności hamującej cząstek alfa w powietrzu PRZYGOTOWANIE

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.

Miejsce Wirtualnego Nauczyciela w infrastruktureze SILF

Detekcja cząstek elementarnych. w eksperymencie MINOS. Krzysztof Wojciech Fornalski Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej 2006

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

NZ54: Zakład Fizyki Transportu Promieniowania

Technologie radiacyjne dla przemysłu

Porównanie statystyk. ~1/(e x -1) ~e -x ~1/(e x +1) x=( - )/kt. - potencjał chemiczny

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

RADIOMETR Colibri TTC

Ćwiczenie nr 2. Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Rura Kundta. Ćwiczenie wirtualne. Marcin Zaremba

Szkoła z przyszłością. Detektor Geigera-Müllera narzędzie do pomiaru podstawowych cech promieniowania jonizującego

J6 - Pomiar absorpcji promieniowania γ

Ćwiczenie LP1. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 22 listopada 2009

Fizyka cząstek elementarnych warsztaty popularnonaukowe

Pomiar maksymalnej energii promieniowania β

Rozkład Gaussa i test χ2

Urządzenie i sposób pomiaru skuteczności filtracji powietrza.

Promieniowanie jonizujące

Teoria błędów. Wszystkie wartości wielkości fizycznych obarczone są pewnym błędem.

Neutronowe przekroje czynne dla reaktorów IV generacji badania przy urządzeniu n_tof w CERN

Politechnika Warszawska Instytut Techniki Cieplnej, MEiL, ZSL

Wyznaczanie profilu wiązki promieniowania używanego do cechowania tomografu PET

MOŻLIWOŚCI DIAGNOSTYKI WYŁADOWAŃ NIEZUPEŁNYCH POPRZEZ POMIAR ICH PROMIENIOWANIA ULTRAFIOLETOWEGO

Ćwiczenie nr 5. Pomiar górnej granicy widma energetycznego Promieniowania beta metodą absorpcji.

Ć W I C Z E N I E N R J-1

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Fluorescencyjna detekcja śladów cząstek jądrowych przy użyciu kryształów fluorku litu

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

LABORATORIUM Z FIZYKI

Pomiar właściwości detektora Geigera-Müllera

J7 - Badanie zawartości manganu w stali metodą analizy aktywacyjnej

Wpływ zawilgocenia ściany zewnętrznej budynku mieszkalnego na rozkład temperatur wewnętrznych

Rozpady promieniotwórcze

Badania eksperymentalne

mgr inż. Stefana Korolczuka

Narodowe Centrum Badań Jądrowych Dział Edukacji i Szkoleń ul. Andrzeja Sołtana 7, Otwock-Świerk. Imię i nazwisko:... Imię i nazwisko:...

Badanie absorpcji promieniowania γ

Statystyka matematyczna Test χ 2. Wrocław, r

Rejestracja Identyfikacja Pomiar energii i Analiza korelacji neutronów w eksperymencie E286 zrealizowanym w Laboratorium GANIL we Francji, w 1988

Doświadczenie nr 6 Pomiar energii promieniowania gamma metodą absorpcji elektronów komptonowskich.

NCBiR zadania badawcze IFPiLM. Marek Scholz

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Zespół Zakładów Fizyki Jądrowej

Dawki indywidualne. środowiskowe zmierzone w zakładach. adach przemysłowych objętych kontrolą dozymetryczną w LADIS IFJ PAN w Krakowie w latach 2006.

CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego

Wszechświat czastek elementarnych

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

wyznaczenie zasięgu efektywnego, energii maksymalnej oraz prędkości czastek β o zasięgu maksymalnym,

Karta pracy do doświadczeń

ZAKŁAD SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH I TELEKOMUNIKACYJNYCH Laboratorium Podstaw Telekomunikacji WPŁYW SZUMÓW NA TRANSMISJĘ CYFROWĄ

NUMERYCZNO-DOŚWIADCZALNA ANALIZA DRGAŃ WYSIĘGNICY KOPARKI WIELOCZERPAKOWEJ KOŁOWEJ

Analiza danych z nowej aparatury detekcyjnej "Pi of the Sky"

Katedra Fizyki Jądrowej i Bezpieczeństwa Radiacyjnego PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 6. Wyznaczanie krzywej aktywacji

Transkrypt:

Pomiar strumienia termicznych neutronów w podziemnym laboratorium w Gran Sasso Karol Jędrzejczak IPJ P-VII Łódź

W kwietniu tego roku zmierzyliśmy strumień neutronów w laboratorium podziemnym w Gran Sasso (Włochy). Wyłącznie neutrony termiczne test metody. Zmierzyliśmy, iż: Strumień neutronów termicznych -7-2 -1 (5.6±1.3) 10 n cm s 2

Podziemne labolatorium w Gran Sasso Położenie prowincja l'aquila 120 km od Rzymu w połowie 10 km tunelu pod górami Gran Sasso 1400 m warstwa skały Strumień : 10-6 m-2 h-1 3

Nasza lokalizacja w LNGS Pokój kontrolny byłego eksperymentu Heidelberg Moscow 4

Po co komu znajomość tła neutronowego? Eksperymentatorom: neutrony są trudnym do odrzucenia tłem w eksperymentach niskotłowych (poszukiwania ciemnej materii, neutrina, itp),,symulantom'': pomiar pozwala sprawdzić programy symulujące transport neutronów (m.in. w skale). Naszemu zespołowi: pomiar tak niskiego strumienia był wyzwaniem ulepszyliśmy naszą elektronikę, symulacje i metody analizy 5

Nasz wynik na tle dotychczasowych pomiarów w Gran Sasso Wulandari et al. hep-ex/0312050v2 6

Czym się różnimy od innych? Większość dotychczasowych pomiarów tła neutronowego w Gran Sasso wykonano z użyciem różnego rodzaju scyntylatorów Używamy helowych (3He) liczników proporcjonalnych 7

Nasza metoda: helowy licznik proporcjonalny Cylindryczna stalowa rura: Wykonane w ZDAJ IBJ Ponad 20-letnie 50 cm długości 2.5 cm średnicy 4 atm gazu wewnątrz (nominalne) Wypożyczone z IChTJ Żerań 8

Zasada działania (3) (2) (1) N Gazowy licznik proporcjonalny wypełniony 3He Hel reaguje z neutronami: 3 He+n 3H+p+764keV Widmo amplitud: (1) p i 3H zatrzymuja się wewnatrz licznika (2) 3H (191 kev) ucieka (3) p (573 kev) ucieka Widmo amplitud,,wall effect''' 9

Widmo rzeczywistego licznika +szumy 50% neutronów w piku pełnej energii Wkład od wewnętrznej -radioaktywności licznika: płaskie widmo Wewnętrzna 0 6 MeV (nasza radioaktywność hipoteza na podstawie wielu pomiarów) 191 573 765(keV) Ograniczenie czułości: trzeba zobaczyć pik 765keV na tle rozkładu 10

Podsumujmy: Spodziewamy się sygnałów od neutronów w tym samym obszarze energii, co sygnałów od cząstek. Cząstki emitowane są przez elementy samego licznika, ich częstość jest więc stała w każdych warunkach (tak wynika z naszych wcześniejszych pomiarów). W laboratoriach niskotłowych strumień neutronów jest bardzo niski zliczenia od -radioaktywności liczników zaczynają mieć znaczenie. 11

Widmo zarejestrowane w Gran Sasso (suma 16 liczników helowych, tydzień pomiaru) pik pełnej energii wewnętrzna radioaktywność,,wall effect'' przycięty przez trigger Wyraźny, płaski,,ogon'' sygnałów od cząstek trigger 12

Układ detekcyjny: sygnał trigger dowolny licznik trafiony zapisywane przebiegi wszystkich wzmacniacze wzmocnienie = 400 bardzo niskie tempo fałszywych sygnałów (kilka na godzinę) FADC 10 MHz, 8 bity ADC zakres: 3 milisekundy 32000 pixeli (na kanał) Trigger w stałej pozycji (1536 pixel) 13

Układ detekcyjny: FADC sygnał szum Przykładowa rejestracja pojedynczego neutronu 14

Układ detekcyjny dwie konfiguracje 16-tu liczników wzmacniacze liczniki ''linia'' ''koła'' 15

Na co nam DWIE konfiguracje? LINIA pomiar strumienia neutronów KOŁA pomiar strumienia neutronów oraz test symulacji Zauważmy, że: 3 He działa jak absorber neutronów ponieważ: neutron znika w procesie rejestracji więc: niewiele neutronów termicznych przeniknie przez licznik helowy 16

Na co nam DWIE konfiguracje? KOŁA pomiar strumienia neutronów oraz test symulacji zewnątrzne Liczniki osłaniają się koło nawzajem Dodatkowo zewnętrzne koło osłania wewnętrzne wewnętrzne koło 17

Na co nam DWIE konfiguracje? KOŁA pomiar strumienia neutronów oraz test symulacji Liczniki osłaniają się nawzajem Dodatkowo zewnętrzne koło osłania wewnętrzne Efekt istnieje TYLKO dla neutronów termicznych 18

Na co nam DWIE konfiguracje? numer toru Dwie konfiguracje trzy pomiary: linia wewnętrzne koło zewnętrzne koło Częstości zliczeń w trzech konfiguracjach są dodatkowym testem symulacji wydajności liczników SYMULACJA 19

pomiary + symulacje = strumień 20

pomiary w LNGS neutrony neutrony / h linia 658 4,2 koła (suma obu) 555 2,4 zliczenia (w obszarze piku) 1,5 21

pomiary + symulacje Neutrony w piku 760 kev numer toru pomiar symulacja 22

Pomiary i symulacje Wynik (strumień neutronów) znamy dopiero po porównaniu pomiaru i symulacji Krytycznym parametrem jest wydajność licznika, którą wyznaczamy z symulacji Przewidywania naszych symulacji sprawdziliśmy: wykonaliśmy pomiary testowe liczników 23

Test symulacji - GEANT4 grafit licznik woda (moderator) Grafitowa studzienka 20 cm grubość ściany Źródło: Am+Be, 200 Hz źródło Izolowany układ: grafitowe ściany odbijają neutrony Różnica pomiaru i symulacji < 15% Układ do testowania poprawności symulacji 24

Test symulacji - GEANT4 licznik Układ do testowania poprawności symulacji (widok z boku) grafit 25

Podsumowanie Zmierzyliśmy strumień neutronów termicznych w Narodowym Laboratorium Gran Sasso (pokój kontrolny eksperymentu Heidelberg-Moscow). Wynik (wstępny): (5.6±1.3) 10-7 n cm-2 s -1 (pokazany tylko błąd statystyczny) Grant: ILIAS-TA P2007-12-LNGS (część I): miesiąc pomiarów strumienia termicznych neutronów... in order to demonstrate the sensitivity of the method and the alpha background. (EU contract RII3-CT-2004506222) Planujemy przeprowadzić pomiary dla kilku innych (wyższych) energii w LNGS i Boulby. 26

zespół Zdzisław Dębicki, Karol Jędrzejczak, Jacek Karczmarczyk, Marcin Kasztelan, Ryszard Lewandowski, Jerzy Orzechowski, Jacek Szabelski, Maria Szeptycka, Przemysław Tokarski Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzej Sołtana podziękowania: panu Wojciechowi Staroście (IChTJ) za liczniki helowe, Dr. Stanisławowi Pszonie (IPJ) za źródło AmBe i komentarze Prof. Joannie Stepaniak za kontakt z ILIAS 27

Nasz wynik na tle dotychczasowych pomiarów w Gran Sasso Wulandari et al. hep-ex/0312050v2 28