Design and Implementation of a Cosmic Ray Muon Detector
Date
2019
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Tartu Ülikool
Abstract
Research in the recent two decades has proven detection devices based on cosmic ray muons
to be a viable safe alternative to detection technologies using artificial ionizing radiation.
Furthermore, some scientific groups have proved the use of other cosmic ray particles in
combination with muons to be usable in the detection of illicit materials other than special
nuclear materials (SNM).
The thesis gives an overview of some of the methods that are used to detect cosmic ray muons
and exploit them for practical applications. Additionally, the thesis describes the various
steps that have to be taken to build a miniature scintillating detection plate. As a part of an
ongoing project a single detection plate consisting of 256 fibres was designed along with several
mechanical details needed for it to be functional.
The experimental part consisted of constructing a real detector with an active scintillating area
of approximately 70mmx70mm that is in principle capable of separating the hit location of a
charged particle. The resulting work also highlighted many practical issues that usually cannot
be found from literature.
Description
Viimastel aastakümnetel läbi viidud uurimused on tõestanud, et kosmilise kiirguse müüonitel
põhinevad tuvastusseadmed võivad saada turvaliseks alternatiiviks kunstlikul ioniseerival
kiirgusel põhinevatele tuvastustehnoloogiatele. Peale selle on mõned teadusgrupid näidanud,
et rakendades lisaks müüonitele ka teisi kosmilise kiirguse osakesi on peale raskete tuumade
võimalik tuvastada ka kergemaid keelatud aineid.
Töö annab ülevaate mõnedest meetoditest, mida kasutatakse kosmilise kiirguse müüonite
mõõtmiseks ja nende rakendamiseks praktilistes lahendustes. Lisaks kirjeldab töö
väikesemõõtmelise stsintillatsioondetektori valmimiseks vajalikke samme. Käimasoleva
projekti raames disainiti 256-st stsintillatsioonkiust koosnev detektorplaat ning mitmed
mehaanilised detailid, mis seadme toimimiseks vajalikud on.
Eksperimentaalne osa koosnes reaalse detektori ehitamisest. Valminud seadme
70mmx70mm efektiivne ala on võimeline eristama laetud osakeste asukohti. Lisaks tõstis
eksperimentaalne töö esile mitmeid kirjandusest sageli puuduvaid praktilisi probleeme, mis
stsintillatsioondetektori ehitamisel esile võivad kerkida
Keywords
osake, detektor, stsintillaator, kiud, müograafia, tomograafia, müüon, particle, detector, scintillator, fibre, muography, tomography, muon