Реально ли для умного старшекурсника построить недорогой детектор рассеяния мюонов?

Имея бюджет менее 2000 долларов США, сможет ли студент бакалавриата построить детектор рассеяния мюонов (дрейфовые трубки или другой метод)?

Ответы (1)

Эта статья на arXiv, кажется, именно то, что вы ищете, так что ответ, кажется, утвердительный.

В конструкции используется недорогой пластиковый сцинтиллятор и кремниевый фотоумножитель для сбора света, а общая стоимость детектора составляет около 100 долларов, что, насколько я могу судить, очень правдоподобно.

При этом сам детектор — не единственное, что вам нужно. По крайней мере, вам понадобится электроника, необходимая для считывания выходных данных детектора, и некоторое программное обеспечение (которое вы, вероятно, могли бы написать самостоятельно) для интерпретации этих показаний. Вам также потребуется откалибровать устройство, что может потребовать дополнительных ресурсов, если у вас нет свободного доступа к хорошо изученным радиоактивным источникам. Это потребует немного дополнительных денег, но я не могу себе представить, что это будет даже близко к вашему заявленному бюджету в 2000 долларов.

Это только для детектора, но вопрос был направлен на обнаружение рассеяния, что немного сложнее. Пожалуйста, поправьте меня, если ваш ответ включает обнаружение разброса.
@JaDi Я не знаком с этой терминологией. Можете ли вы описать, для чего вы хотели бы использовать детектор, чтобы я лучше понял?
@JaDi - Что именно ты хочешь сделать? Должен ли детектор быть «детектором рассеяния», о котором я понятия не имею, что это такое, но, судя по вашему вопросу, я предполагаю, что он связан с дрейфовой камерой в конструкции. Как насчет камеры Вильсона? Если вы просто хотите увидеть треки мюонов, они, по-видимому, хорошо работают. ( exploratorium.edu/exhibits/cloud-chamber ).
Стоит отметить, что каждая из вещей, упомянутых во втором абзаце (считывающая электроника, программное обеспечение для анализа, характеристика и калибровка), как правило, представляет собой такую ​​же большую проблему, как и физическая сборка.
@dmckee Я определенно согласен. Большая часть моей исследовательской работы в качестве старшекурсника заключалась в калибровке наших совершенно новых 4 π Детектор NaI и это была не шутка!
@SamuelWeir Я действительно имел в виду отображение векторов мюонов, поскольку желательно отображать входящие и исходящие векторы с объектом высокой плотности между ними, чтобы определить разброс.
@JaDi Похоже, вы пытаетесь оценить экранирующие возможности «объекта высокой плотности», и в этом случае вам нужно только измерить поток мюонов отдельно с обеих сторон объекта. Погружение объекта в камеру Вильсона, как предлагает Сэмюэл, может дать вам более качественное представление о том, что происходит.
@ Дж. Мюррей Я больше склонялся к элементарной мюонной томографии. Рассеяние было бы хорошим способом пассивного обнаружения объектов с высокой плотностью. Я буду читать в камерах Вильсона и надеюсь, что тем временем это останется открытым. Я знаком с резистивными пластинчатыми камерами, но они кажутся непомерно дорогими для студента, если только люди здесь не могут предложить экономически эффективный метод строительства ....
@JaDi Вам нужен детектор, чувствительный как к положению, так и к направлению. Детектор в связанной статье чувствителен только к положению на уровне «ну, он попал в сцинтиллятор» и не имеет значительной чувствительности по направлению. Наивный ответ состоит в том, чтобы использовать множество маленьких и простых детекторов, установленных в известной геометрии, но это увеличивает цену. Распространенным решением за последние 15-20 лет было сцинтилляционное волокно и несколько SiPM-модулей на кристалле (в прошлый раз, когда я смотрел, наиболее распространенными были конфигурации 4x4, 8x4, 8x8. Для чувствительности к положению в 2D вы используете скрещенные плоскости.
Но проблема будет в цене. Хуже того, связанная статья снизилась до 100 долларов США за детектор только за счет оптовой закупки их Si-ФЭУ (и, вероятно, производства печатных плат в нетривиальных количествах).
Некоторые, кажется, используют чередующиеся xy-массивы дрейфовых трубок, но опять же, это также кажется непомерно дорогим.
@dmckee У вас есть официальные документы по использованию сцинтилляционного волокна (при условии, что вы имеете в виду провод в дрейфовой трубке) и SiPM? Я нашел доступную конфигурацию SiPM 4x4, но хотел бы узнать больше об их развертывании в этом контексте.
@JaDi Сцинтилляционное волокно — это оптическое волокно (обычно полимерное), легированное сцинтилляционными агентами. Он служит и детектором, и световодом. В прошлый раз, когда я смотрел на любые (десять лет назад!) диаметры были обычно обычными 1 – 3 м м . Это приводит к хорошему разрешению, но для обработки любой значительной области требуется много волокон . Они используются так же, как и любые другие годоскопы, только они гибкие и компактные.
Реально ли для умного старшекурсника построить недорогой детектор рассеяния мюонов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v