Массив Modular Neutron (Mona) является большой площадью, высокой эффективность детектор нейтронов , который используется в фундаментальных исследованиях редких изотопов в Мичиганском университете «s Национального циклотрона лаборатории сверхпроводящего (NSCL), научно - исследовательский центр ядерной физики. Он специально разработан для обнаружения нейтронов, возникающих в результате реакций развала быстрых осколочных пучков.
Детекторная матрица MoNA
Модульная нейтронная матрица состоит из 144 отдельных детекторных модулей. Каждый модуль основан на пластиковом сцинтилляторе размером 10 см на 10 см на 200 см. Этот сцинтилляционный стержень снабжен световодами на каждом конце, которые направляют свет в одну трубку фотоумножителя на каждом конце. Каждый детекторный модуль обернут светонепроницаемым материалом, что позволяет размещать детекторную матрицу в различных конфигурациях.
В своей первоначальной конфигурации MoNA состояла из 9 вертикальных слоев по 16 детекторов, установленных близко друг к другу, с активной зоной шириной 2,0 м и высотой 1,6 м. В его нынешнем расположении (изображенном на соседнем изображении) он состоит из четырех отдельных секций по 2, 2, 2 и 3 слоя соответственно, разделенных промежутками от 0,5 до 0,8 метра. Он измеряет как положение, так и время нейтронных событий с возможностью множественных попаданий. Энергия нейтрона основана на измерении времени пролета. Эта информация вместе с обнаруженным положением нейтрона используется для построения вектора импульса нейтронов. [1] [2]
Эффективность обнаружения MoNA максимальна для высоких скоростей луча, которые доступны на установке связанных циклотронов (CCF) NSCL. Для нейтронов с энергией от 50 до 250 МэВ он разработан, чтобы иметь эффективность до 70% и расширяет возможные эксперименты по совпадению с нейтронами до измерений, которые ранее были невозможны. Детектор используется в сочетании с магнитом Sweeper [3] [4] [5] [6] [7] и его детекторами в фокальной плоскости для заряженных частиц. [8] Кроме того, модульная конструкция MoNA позволяет транспортировать его между экспериментальными хранилищами и, таким образом, использовать в сочетании с магнитом Sweeper, установленным на магнитном спектрографе S800. [9] Благодаря своей эффективности обнаружения высокой энергии, этот детектор будет хорошо подходить для экспериментов с пучками быстрой фрагментации на предлагаемом ISF.
История
Когда NSCL расширили свои возможности до установки на парном циклотроне, консорциум Университета штата Флорида / Университета штата Мичиган построил магнит Sweeper, который будет использоваться с двумя существующими нейтронными стенками для проведения экспериментов по совпадению нейтронов с фрагментами. Нейтронные стенки были первоначально построены для более низких энергий пучка и имели эффективность только около 12% для энергий нейтронов, ожидаемых от CCF. Во время встречи пользователей NSCL в 2000 году рабочая группа осознала возможность значительного повышения эффективности за счет набора большего количества слоев с использованием пластиковых сцинтилляционных детекторов .
На заседании рабочей группы присутствовали несколько пользователей NSCL из бакалавриата, которые предположили, что модульный характер и простая конструкция открывают большие возможности для привлечения студентов.
Весной 2001 года эта идея превратилась в несколько предложений по МРТ, представленных 10 различными учреждениями, большинство из которых были школами бакалавриата. Физики из этих десяти академических институтов сформировали коллаборацию MoNA:
- Центральный Мичиганский университет
- Колледж Конкордия в Мурхеде
- Университет штата Флорида
- Колледж надежды
- Саут-Бенд Университета Индианы
- Marquette University
- Университет штата Мичиган
- Колледж Вабаш
- Университет Западного Мичигана
- Вестмонт Колледж
Предложения были профинансированы NSF летом 2001 года. После детального проектирования, первые модули детекторной матрицы были доставлены летом 2002 года. В течение следующего года все модули были собраны и протестированы студентами бакалавриата в их школе. [10] и, наконец, добавлен, чтобы сформировать полный массив в NSCL.
Сотрудничество MoNA продолжалось после завершения начальной фазы строительства и ввода в эксплуатацию [MoNA], и теперь в нем используется матрица детекторов для экспериментов, что дает большому количеству студентов из всех сотрудничающих школ возможность принять участие в передовых исследованиях ядерной физики. эксперименты на одном из ведущих мировых предприятий по производству редких изотопов. Исследования в вузах финансируются NSF через несколько грантов RUI (Исследования в вузах).
Сотрудничество MoNA
В настоящее время в коллаборацию MoNA входят физики из одиннадцати колледжей и университетов. Проект финансируется Национальным научным фондом .
Участниками коллаборации являются:
- Колледж Огастана (Иллинойс)
- Центральный Мичиганский университет
- Колледж Конкордия в Мурхеде
- Геттисбергский колледж
- Хэмптонский университет
- Колледж надежды
- Саут-Бенд Университета Индианы
- Университет штата Мичиган
- Уэслианский университет Огайо
- Колледж Вабаш
- Вестмонт Колледж
Сотрудничество стремится вовлечь студентов в значительную часть экспериментальной программы на объекте MoNA. Большинство учреждений-участников сотрудничества - это в основном школы бакалавриата. Студенты помогли построить и протестировать MoNA и продолжить участвовать в экспериментах во время прогонов и посредством анализа данных. Он также создал интенсивные летние занятия, предназначенные для студентов, поощряя студентов участвовать во всех этапах экспериментов, проводя несколько встреч в год с участием студентов бакалавриата и используя информационные технологии, чтобы объединить удаленных студентов бакалавриата.
Рекомендации
- ^ Лютер, B .; Baumann, T .; Thoennessen, M .; и другие. (Июнь 2003 г.), «MoNA - модульная нейтронная матрица», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A , 505 (1-2): 33–35, Bibcode : 2003NIMPA.505 ... 33L , doi : 10.1016 / s0168 -9002 (03) 01014-3
- ^ Baumann, T .; Boike, J .; Brown, J .; и другие. (Май 2005 г.), «Строительство модульного детектора нейтронов большой площади для NSCL», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A , 543 (2–3): 517–527, Bibcode : 2005NIMPA.543..517B , DOI : 10.1016 / j.nima.2004.12.020
- ^ Зелевинский, В .; Воля, А. (2006), "Модель континуума оболочки, реакции и гигантские резонансы", Woehr, A .; Апраамян А. (ред.), Спектроскопия гамма-излучения и связанные темы: 12-й Международный симпозиум, 4–9 сентября 2005 г., Нотр-Дам, Индиана , Материалы конференции AIP , 819 , Американский институт физики , стр. 493–497, DOI : 10,1063 / 1,2187905
- ^ Prestemon, S .; Берд, доктор медицины; Crook, DG; и другие. (Март 2001), "Структурное проектирование и анализ компактного подметального магнита для ядерной физики", IEEE Transactions по прикладной сверхпроводимости , 11 (1): 1721-1724, Bibcode : 2001ITAS ... 11.1721P , DOI : 10,1109 / 77,920115
- ^ Toth, J .; Берд, доктор медицины; Миллер, младший; и другие. (Март 2002 г.), «Окончательный проект компактного подметального магнита для ядерной физики», IEEE Transactions on Applied Superconductivity , 12 (1): 341–344, Bibcode : 2002ITAS ... 12..341T , doi : 10.1109 / tasc. 2002.1018415
- ^ Берд, доктор медицины; Боле, С .; Gundlach, S .; и другие. (Июнь 2004 г.), «Дизайн и изготовление криостата для магнита NHMFL / NSCL Sweeper», IEEE Transactions on Applied Superconductivity , 14 (2): 564–567, Bibcode : 2004ITAS ... 14..564B , doi : 10.1109 / tasc .2004.829720 , S2CID 34670655
- ^ Берд, доктор медицины; Кенни, SJ; Toth, J .; и другие. (Июнь 2005 г.), «Системное тестирование и установка магнита NHMFL / NSCL Sweeper», IEEE Transactions on Applied Superconductivity , 15 (2): 1252–1254, Bibcode : 2005ITAS ... 15.1252B , doi : 10.1109 / tasc.2005.849553 , S2CID 24997693
- ^ Франк, Н. (2006), Спектроскопия нейтронных несвязанных состояний в нейтронно-богатых изотопах кислорода (докторская диссертация), Университет штата Мичиган
- ^ Базин, Д .; Caggiano, JA; Шерилл, БМ; и другие. (Май 2003 г.), «Спектрограф S800», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B , 204 : 629–633, Bibcode : 2003NIMPB.204..629B , doi : 10.1016 / s0168-583x (02) 02142-0
- ^ Howes, RH ; Baumann, T .; Thoennessen, M .; и другие. (Февраль 2005 г.), «Изготовление модульной нейтронной решетки: совместный подход к исследованиям студентов», American Journal of Physics , 73 (2): 122–126, Bibcode : 2005AmJPh..73..122H , doi : 10.1119 / 1.1794758
Внешние ссылки
- Домашняя страница MoNA