Neutron capture reactions for nuclear astrophysics: development & characterization of an innovative detection setup based on trans-Stilbene organic scintillators
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Papanikolaou, Dimitriοs
Παπανικολάου, Δημήτριος
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Neutron capture reactions are crucial for understanding stellar nucleosynthesis beyond iron and the formation of elements in the universe. This dissertation presents the development and characterization of an innovative detection setup using organic scintillators made of trans-Stilbene, aiming to improve neutron
capture measurements for nuclear astrophysics.
For this dissertation, trans-Stilbene detectors enclosed in carbon fiber housings, coupled with Hamamatsu photomultipliers, were characterized. These detectors were developed at the DFA (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Ettore Majorana", Catania) and the INFN-CT facilities.
Beyond the characterization of each individual detector, a fully symmetrical multi-detector arrangement was developed and characterized, placing the trans-Stilbene units in a regular tetrahedral pyramid for optimal geometric configuration. The detectors were tested for different operation modes (pulse
height/charge) and their ability to distinguish neutron/photon pulses (PSD – pulse shape discrimination).
Moreover, a pioneering approach using multivariate analysis through Principal Component Analysis (PCA),
facilitated a method of handling multiple characteristic parameters of a pulse.
The aim of this work is to study these detectors and investigate their potential to replace the existing C6D6 detectors at n_TOF, as well as to explore possible applications in the study of elastic and inelastic neutron scattering reactions.
Οι αντιδράσεις σύλληψης νετρονίων είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της αστρικής πυρηνοσύνθεσης πέρα από τον σίδηρο και το σχηματισμό στοιχείων στο σύμπαν. Αυτή η διατριβή παρουσιάζει την ανάπτυξη και τον χαρακτηρισμό μιας καινοτόμου διάταξης ανίχνευσης χρησιμοποιώντας οργανικούς σπινθηριστές trans-Stilbene, με στόχο τη βελτίωση των μετρήσεων σύλληψης νετρονίων για την πυρηνική αστροφυσική. Στην παρούσα διατριβή έγινε ο χαρακτηρισμός ανιχνευτών trans-Stilbene σε περιβλήματα από ανθρακονήματα, συζευγμένους με φωτο-πολλαπλασιαστές Hamamatsu οι οποίοι αναπτύχθηκαν τις εγκαταστάσεις του DFA (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Ettore Majorana", Κατάνια) και στο INFN-CT. Πέρα από τον χαρακτηρισμό του κάθε ανιχνευτή ξεχωριστά αναπτύχθηκε και χαρακτηρίστηκε μια πλήρως συμμετρική διάταξη πολλαπλών ανιχνευτών, τοποθετώντας τις μονάδες trans-Stilbene σε μία κανονική τετραεδρική πυραμίδα για βέλτιστη γεωμετρική διαμόρφωση. Οι ανιχνευτές ελέγχθηκαν για διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας (pulse height/charge) αλλά και ως προς την δυνατότητα διαχωρισμού παλμών νετρονίων/φωτονίων (PSD – pulse shape discrimination). Επιπροσθέτως, μια πρωτοποριακή προσέγγιση χρησιμοποιώντας πολυμεταβλητή ανάλυση μέσω Principal Component Analysis (PCA), διευκόλυνε την μέθοδο χειρισμού πολλαπλών χαρακτηριστικών παραμέτρων ενός παλμού. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των ανιχνευτών αυτών και η διερεύνηση των δυνατοτήτων που παρέχουν ώστε να αντικαταστήσουν τους ήδη υπάρχοντες ανιχνευτές C6D6 του n_TOF αλλά και να διερευνηθούν πιθανές εφαρμογές στην μελέτη αντιδράσεων ελαστικής και ανελαστικής σκέδασης νετρονίων.
Οι αντιδράσεις σύλληψης νετρονίων είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της αστρικής πυρηνοσύνθεσης πέρα από τον σίδηρο και το σχηματισμό στοιχείων στο σύμπαν. Αυτή η διατριβή παρουσιάζει την ανάπτυξη και τον χαρακτηρισμό μιας καινοτόμου διάταξης ανίχνευσης χρησιμοποιώντας οργανικούς σπινθηριστές trans-Stilbene, με στόχο τη βελτίωση των μετρήσεων σύλληψης νετρονίων για την πυρηνική αστροφυσική. Στην παρούσα διατριβή έγινε ο χαρακτηρισμός ανιχνευτών trans-Stilbene σε περιβλήματα από ανθρακονήματα, συζευγμένους με φωτο-πολλαπλασιαστές Hamamatsu οι οποίοι αναπτύχθηκαν τις εγκαταστάσεις του DFA (Dipartimento di Fisica e Astronomia "Ettore Majorana", Κατάνια) και στο INFN-CT. Πέρα από τον χαρακτηρισμό του κάθε ανιχνευτή ξεχωριστά αναπτύχθηκε και χαρακτηρίστηκε μια πλήρως συμμετρική διάταξη πολλαπλών ανιχνευτών, τοποθετώντας τις μονάδες trans-Stilbene σε μία κανονική τετραεδρική πυραμίδα για βέλτιστη γεωμετρική διαμόρφωση. Οι ανιχνευτές ελέγχθηκαν για διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας (pulse height/charge) αλλά και ως προς την δυνατότητα διαχωρισμού παλμών νετρονίων/φωτονίων (PSD – pulse shape discrimination). Επιπροσθέτως, μια πρωτοποριακή προσέγγιση χρησιμοποιώντας πολυμεταβλητή ανάλυση μέσω Principal Component Analysis (PCA), διευκόλυνε την μέθοδο χειρισμού πολλαπλών χαρακτηριστικών παραμέτρων ενός παλμού. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των ανιχνευτών αυτών και η διερεύνηση των δυνατοτήτων που παρέχουν ώστε να αντικαταστήσουν τους ήδη υπάρχοντες ανιχνευτές C6D6 του n_TOF αλλά και να διερευνηθούν πιθανές εφαρμογές στην μελέτη αντιδράσεων ελαστικής και ανελαστικής σκέδασης νετρονίων.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Stilbene, Trans-stilbene, Nuclear astrophysics, Scintillators, Organic Scintillators, Pulse shape discrimination, Multi-detector array, Principal component analysis, Detector characterization, Στιλβένη, Trans-στιλβένη, Πυρηνική αστροφυσική, Σπινθηριστές, Οργανικοί σπινθηριστές, Διάκριση σχήματος παλμού, Διάταξη πολλαπλών ανιχνευτών, Ανάλυση κύριων συνιστωσών, Χαρακτηρισμός ανιχνευτή
Θεματική κατηγορία
Experimental nuclear physics, Applied nuclear physics, Detector physics, Nuclear astrophysics, Neutron-induced reactions, Πειραματική πυρηνική φυσική, Εφαρμοσμένη πυρηνική φυσική, Φυσική ανιχνευτών, Πυρηνική αστροφυσική, Αντιδράσεις που προκαλούνται από νετρόνια
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
en
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Όνομα επιβλέποντος
Πατρώνης, Νικόλαος
Εξεταστική επιτροπή
Musumarra, Agatino
Πατρώνης, Νικόλαος
Ευαγγέλου, Ιωάννης
Πατρώνης, Νικόλαος
Ευαγγέλου, Ιωάννης
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
APA
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
111
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States