Simulations of an innovative time-of-flight detector for high-energy neutrons

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Machado, Jorge Felizardo Dias
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/9181
Resumo: Tese de mestrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011
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spelling Simulations of an innovative time-of-flight detector for high-energy neutronsNuclearNeutrões de alta energiaSimulaçõesRPCsFAIRR3BNeuLANDTeses de mestrado - 2011Tese de mestrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011O laboratório FAIR (Facility for Antiprotons and Ions Research), uma atualização dos actuais aceleradores do GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Researchem Darmstadt, Alemanha, vai-se tornar o maior acelerador para a física nuclear na Europa e um dos maiores do mundo. Entre as experiências planeadas para o FAIR, a colaboração R3B (Reactions with Relativistic Radioactive Beams) procura explicar as propriedades nucleares dos núcleos instáveis localizados dentro dos limites da matéria nuclear, as chamadas "drip-lines". A partir da consideração da física a ser estudada na experiência R3B, a detecção de neutrões de alta energia é essencial para a medição das muitas recções que deverão ser observadas. É portanto necessário um espectrómetro ToF de alta resolução para determinar o momento dos neutrões de alta energia resultantes da decomposição do projétil com energias num intervalo de 200 MeV a 1000 MeV. Um dos conceitos para o detector de neutrões NeuLAND é baseado em RPCs (Resistive Plate Chambers). O princípio de detecção do detector usando RPCs baseia-se na detecção de partículas carregadas criadas por chuveiros hadrónicos induzidos por neutrões em materiais. Para a otimização de um possível detector de grande área de 2 x 2 m2 construído com RPCs, várias simulações foram realizadas utilizando o Virtual Monte Carlo framework FAIRROOT. O detector foi desenhado como uma estrutura de módulos de RPCs únicos com 5 gaps de gás agrupados um após o outro num total de módulos suficientes para alcançar uma eficiência de detecção de um neutrão superior a 90%. Foram estudados diferentes materiais como conversores assim como diferentes espessuras das placas de vidro com diferentes configurações geométricas. Aqui serão apresentados os resultados das simulações realizadas assim como a avaliação do desempenho do detector completo e o desempenho de um protótipo que será testado no GSI, na primavera de 2012.The FAIR (Facility for Antiprotons and Ions Research), a greater improvement compared to current accelerators of the GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research in Darmstadt, Germany, will become the largest accelerator for nuclear physics in Europe and one of the largest in the world. Among the experiments planned for FAIR, the R3B (Reactions with Relativistic Radioactive Beams) collaboration seeks to explain the nuclear properties of unstable nuclei located within the limits of nuclear matter, the socalled \drip-lines". From the consideration of the physics cases to be studied at R3B, the detection of high energy neutrons is essential for the measurement of the many reactions to be observed. A high-resolution neutron ToF spectrometer is required to determine the momentum of high-energy neutrons resulting from the decay of the projectile with energies in the range of 200 MeV to 1000 MeV. One of the concepts for the neutron detector NeuLAND was based on Resistive Plate Chambers (RPCs). The detection principle of the detector using RPCs relies on the detection of the charged particles created by hadronic showers induced by neutrons on materials. For the optimization of a possible large area detector of 2_2 m2 made with RPCs several simulations were performed using the Virtual Monte Carlo framework FAIRROOT. The detector was design as a structure of single RPCs modules with 5 gas gaps grouped one after another into a total of modules enough to reach an efficiency of one neutron detection higher than 90%. Different materials were studied as converters as well different thickness of glass plates with different geometrical configurations. The results of the performed simulations, the evaluation of the full detector performance, and the expected performance of a prototype to be tested at GSI in the spring of 2012 are presented.Redondo, Daniel Galaviz, 1976-Repositório da Universidade de LisboaMachado, Jorge Felizardo Dias2013-09-17T17:18:32Z20112011-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/9181enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-14T15:05:56ZPortal AgregadorONG
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