모듈식 중성자 배열

Modular Neutron Array

MoNA(Modular Neutron Array, MoNA)는 핵물리학 연구시설인 미시간 주립대 국립초전도 사이클로트론 연구소(NSCL)에서 희귀 동위원소 기초연구에 사용되는 대규모 고효율 중성자 검출기다.고속 단편화 빔의 분해 반응에 따른 중성자를 검출하기 위해 특별히 설계됐다.

MoNA 디텍터 배열

모듈형 중성자 배열은 144개의 개별 검출기 모듈로 구성된다.각 모듈은 10cm x 10cm x 200cm 크기의 플라스틱 섬광기를 기반으로 한다.이 섬광기 바는 빛을 각 끝의 광전자 증배관 한 개로 유도하는 각 끝의 조명 가이드가 장착되어 있다.각 검출기 모듈은 가벼운 밀폐 재료로 감싸서 검출기 배열을 다른 구성으로 배열할 수 있다.

원래 구성에서 MoNA는 폭 2.0m, 높이 1.6m의 활성 영역을 가진 16개 검출기의 9개 수직 레이어로 구성되었다.현재 배열(인접 영상에서 제외)에서는 각각 2층, 2층, 2층, 3층의 4개의 별도 섹션에 쌓이고 0.5~0.8m의 공간으로 분리된다.다중 히트 기능을 가진 중성자 이벤트의 위치와 시간을 모두 측정한다.중성자의 에너지는 비행시간 측정에 기초한다.중성자의 검출 위치와 함께 이 정보를 사용하여 중성자의 운동 벡터를 구성한다.[1][2]

MoNA의 검출 효율은 NSCL의 Cyclon Cyclotron Facility(CCF)에서 이용할 수 있는 높은 빔 속도에 대해 극대화된다.에너지 내 50~250MeV에 이르는 중성자의 경우 최대 70%의 효율을 갖도록 설계되었으며 중성자와의 가능한 우연실험을 이전에는 불가능했던 측정으로 확대한다.검출기는 충전된 입자에 대한 Sweeper 자석[3][4][5][6][7] 및 초점 평면 검출기와 함께 사용된다.[8]또한 MoNA의 모듈식 설계로 실험용 금고를 사이에 두고 운반할 수 있어 S800 자석 분광기에 설치된 Sweeper 자석과 조합해 사용할 수 있다.[9]에너지 검출 효율이 높기 때문에 이 검출기는 제안된 ISF에서 고속 단편화 빔 실험에 적합할 것이다.

역사

NSCL이 그들의 능력을 커플링 사이클로트론 시설로 업그레이드했을 때, 플로리다 주립 대학교/미치건 주립 대학교 컨소시엄은 두 개의 기존 중성자 벽과 함께 사용할 스위퍼 자석을 만들어 중성자-파쇄 우연의 일치 실험을 수행했다.중성자 벽은 원래 하부 빔 에너지용으로 제작되었으며 CCF에서 예상되는 중성자 에너지의 효율은 약 12%에 불과했다.2000년 NSCL 사용자 회의 동안, 작업 그룹은 플라스틱 섬광 검출기를 사용하여 더 많은 레이어를 사용하여 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 기회를 실현했다.

실무그룹 회의에는 학부 출신 NSCL 사용자 몇 명이 참석했으며, 그들은 모듈러 성격과 단순한 구조가 학부생들을 참여시킬 수 있는 좋은 기회를 제공할 것이라고 제안했다.

2001년 봄, 이 아이디어는 10개의 다른 기관들이 제출한 몇 개의 MRI 제안으로 발전했고, 대부분은 학부생이었다.이들 10개 학술 기관의 물리학자들은 MoNA 협업을 결성했다.

그 제안들은 2001년 여름 NSF의 자금 지원을 받았다.상세한 설계에 따라, 검출기 배열의 첫 번째 모듈은 2002년 여름에 제공되었다.다음 해 동안 모든 모듈은 그들의 학교에서 학부생들에 의해 조립되고 시험되었고,[10] 마침내 NSCL에서 완전한 배열을 형성하기 위해 추가되었다.

MoNA 협력은 건설과 커미셔닝의 초기 단계가 종료된 후 계속되었으며 [MoNA], 현재 실험에 검출기 어레이를 사용하고 있으며, 모든 협력학교의 학부생들에게 세계 유수의 ra 중 한 곳에서 첨단 핵물리학 실험에 참여할 수 있는 기회를 주고 있다.시설 재확보급 시설학부 기관의 연구는 몇 가지 RUI(학부 기관의 연구) 보조금을 통해 NSF의 자금 지원을 받는다.

MoNA 협업

MoNA 협업에는 현재 11개 대학 물리학자들이 참여하고 있다.이 프로젝트는 국립 과학 재단의 자금 지원을 받는다.

협업의 구성원은 다음과 같다.

이 협력은 MoNA 시설에서 실험 프로그램의 상당 부분에 학부생들을 참여시키기 위한 것이다.협력회원기관 대부분은 주로 학부형이다.학부생들은 MoNA를 구축하고 테스트하는 것을 도왔고, 실행 중과 데이터 분석을 통해 실험에 계속 참여하였다.또한 학부생을 위해 고안된 집중적인 여름 세션을 만들어 학생들의 실험 전 단계에 대한 참여를 유도하고, 학부 참여자가 포함된 회의를 연 1년에 몇 번 개최하며, 먼 학부생들을 하나로 모으기 위해 정보기술(IT)을 채용했다.

참조

  1. ^ Luther, B.; Baumann, T.; Thoennessen, M.; et al. (June 2003), "MoNA—The Modular Neutron Array", 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
  2. ^ Baumann, T.; Boike, J.; Brown, J.; et al. (May 2005), "Construction of a modular large-area neutron detector for the 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
  3. ^ Zelevinsky, V.; Volya, A. (2006), "Continuum Shell Model, Reactions and Giant Resonances", in Woehr, A.; Aprahamian, A. (eds.), Capture Gamma-Ray Spectroscopy and Related Topics: 12th International Symposium, 4–9 September 2005, Notre Dame, Indiana, AIP Conference Proceedings, vol. 819, American Institute of Physics, pp. 493–497, doi:10.1063/1.2187905
  4. ^ Prestemon, S.; Bird, M. D.; Crook, D. G.; et al. (March 2001), "Structural design and analysis of a compact sweeper magnet for nuclear physics", IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 11 (1): 1721–1724, Bibcode:2001ITAS...11.1721P, doi:10.1109/77.920115
  5. ^ Toth, J.; Bird, M. D.; Miller, J. R.; et al. (March 2002), "Final design of a compact sweeper magnet for nuclear physics", IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 12 (1): 341–344, Bibcode:2002ITAS...12..341T, doi:10.1109/tasc.2002.1018415
  6. ^ Bird, M. D.; Bole, S.; Gundlach, S.; et al. (June 2004), "Cryostat Design and Fabrication for the NHMFL/NSCL Sweeper Magnet", IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 14 (2): 564–567, Bibcode:2004ITAS...14..564B, doi:10.1109/tasc.2004.829720, S2CID 34670655
  7. ^ Bird, M. D.; Kenney, S. J.; Toth, J.; et al. (June 2005), "System Testing and Installation of the NHMFL/NSCL Sweeper Magnet", IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 15 (2): 1252–1254, Bibcode:2005ITAS...15.1252B, doi:10.1109/tasc.2005.849553, S2CID 24997693
  8. ^ Frank, N. (2006), Spectroscopy of Neutron Unbound States in Neutron Rich Oxygen Isotopes (Ph.D. Thesis), Michigan State University
  9. ^ Bazin, D.; Caggiano, J. A.; Sherrill, B. M.; et al. (May 2003), "The S800 spectrograph", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 204: 629–633, Bibcode:2003NIMPB.204..629B, doi:10.1016/s0168-583x(02)02142-0
  10. ^ Howes, R. H.; Baumann, T.; Thoennessen, M.; et al. (February 2005), "Fabrication of a modular neutron array: A collaborative approach to undergraduate research", American Journal of Physics, 73 (2): 122–126, Bibcode:2005AmJPh..73..122H, doi:10.1119/1.1794758

외부 링크