Tue, 26 Jan 2021RO Ro  EN En    
 
PNCDI3
 
 
Lista de proiecte » Detectori de rezolutie inalta avand la baza scintilatori plastici cu senzori optici compacti pentru aplicatii de tomografie miuonica

Detectori de rezolutie inalta avand la baza scintilatori plastici cu senzori optici compacti pentru aplicatii de tomografie miuonica
proiecte.nipne.ro/pn3/16-proiecte.html


Acronim: TOMAHAWC
Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)
Numar / Data contract: 289PED / 2020-08-03
Program:
Director proiect: Dr. Denis Iulian Stanca
Parteneri:
Data incepere / finalizare proiect: 2020-08-03 / 2022-08-02
Valoarea proiectului: 600000 RON
Rezumat: Proiectul TOMAHAWC are ca scop dezvoltarea unui prototip de detector cu scintilatori plastici pentru a masura fluxul de miuoni atmosferici cu o rezolutie cat mai buna, in vederea punerii in evidenta a structurii interne a unor obiecte. Prototipul este conceput ca fiind alcatuit din doua module de detectie, fiecare fiind capabil sa determine, cu rezolutie inalta, pozitia X-Y prin care a trecut miuonul incident. Avand ca si volum activ scintilatori plastici sau fibre scintilatoare, scintilatiile rezultate in urma interactiei cu particulele incidente vor fi inregistrate de dispozitive SiPM, fiind transformate in semnale electrice. Un program de simulare, avand la baza platforma Geant4, a fost dezvoltat, tinand cont de caracteristicile modulelor de detectie, in vederea alegerii unei configuratii potrivite (dimensiunile baghetelor scintilatoare, distanta dintre cele doua module de detectie si alte caracteristici tehnice). Au fost simulate cele doua module de detectie, fiecare modul fiind alcatuit din doua straturi active de aproximativ 0.5x0.5 m2. Straturile active au fost concepute ca fiind compuse din cate 166 de baghete scintilatoare, dimensiunea unei baghete fiind de 3x3x500 mm3. Tot ansamblul a fost inchis intr-o cutie de aluminiu, pentru a simula cat mai exact cazul real. S-a folosit, de asemenea, o parametrizare a fluxului de miuoni, dupa energie si unghiul de incidenta, astfel fiind obtinuta o reprezentare cat mai apropiata de realitate. A fost determinat astfel spectrul energiei depuse in scintilatori de catre miuonii cosmici. Obiecte de plumb de diferite forme si dimensiuni au fost implementate in simulare, pentru a testa capacitatea detectorului modelat de a le scana. Pentru reconstructia obiectului scanat, un program de analiza a datelor, scris in ROOT, extrage din reprezentarea distributiei miuonilor inregistrati in detector in cazul in care un obiect este prezent deasura, distributia fluxului natural al miuonilor fara nici un obiect prezent, punand astfel in evidenta structura interna a acestuia. A fost identificat un prim candidat pentru dispozitivele SiPM ce vor fi folosite in constructia prototipului. Un circuit de preamplificare a semnalelor ce provin de la dipozitivele SiPM a fost construit si folosit la testarea functionalitatii acestora. Montajul experimental folosit pentru caracterizarea SiPM-urilor are in componenta o dioda conectata la un modul de electronic? de tip Front End care primeste impulsuri luminoase de la un LED prin intermediul unei fibre optice, si un incalzitor cu termostat, uniformitatea incalzirii fiind asigurata de un ventilator. Intreg montajul este inchis intr-o cutie intunecata. Trei termistori au fost folositi pentru a masura temperatura diodei, a peretilor cutiei si a aerului care iese din incalzitor. Semnalele valide inregistrate de SiPM si prelucrate de electronica de Front End au fost inregistrate, impreuna cu temperaturile masurate de termistori, prin intermediul unui modul Arduino, si stocate intr-un fisier de date dintr-un PC. A fost testat modul in care variaza rata semnalelor de intuneric generate de ansamblul SiPM - electronica de Front End la variatia tensiunii de prag si a temperaturii de functionare. Pe baza observatiei ca variatia zgomotului de intuneric intrinsec al SiPM-urilor este strans legata de tempertura mediului ambiant, s-a decis ca aceste efecte vor trebui compensate prin variatia tensiunii de alimentare a dispozitivelor SiPM pentru a avea un raspuns uniform pe tot detectorul.

Obiective: Obiectivul principal al acestui proiect este de a proiecta si construi un model experimental pentru un detector cu scintilatori plastici care poate fi ulterior dezvoltat intr-un prototip cu capacitati de masurare a fluxului directional al miuonilor cosmici cu o rezolutie unghiulara ridicata, oferind astfel informatii despre structura interioara a obiectelor. Va putea fi integrat in numeroase aplicatii de muografie, de la posibilitatea de a investiga neinvaziv structura interioara a obiectelor dense, cum ar fi scanarea butoaielor nucleare sau a tobelor nucleare, pentru a evalua starea combustibilului uzat nuclear din interiorul acestora, pana la cautarea de cavitati ascunse sau fisuri in facilitati subterane civile sau industriale, cum ar fi mine, tunele, sporind securitatea prin posibilitatea de a estima stabilitatea acelor structuri, in vederea prevenirii accidentelor.

ETAPELE PROIECTULUI SI DATELE DE PREDARE
1. Simularea raspunsului detectorului si testarea echipamentului (scintilatori din plastic, dispozitive SiPM) (2020-12-15) REZULTATE
2. Testele de laborator si dezvoltarea configuratiei experimentale (0000-00-00)
3. Testarea si validarea dispozitivului (2022-08-02)

REZULTATE
ARTICOLE PUBLICATE
ECHIPA DE CERCETARE SI GRADUL DE IMPLICARE AL TINERILOR CERCETATORI


Inapoi la Lista de proiecte
English version of the project EN   
 
Address: Str. Reactorului no.30, P.O.BOX MG-6, Bucharest - Magurele, ROMANIA
Tel: +(4021) 404.23.00, Fax: +(4021) 457.44.40
2021 IFIN-HH. All rights reserved.