Kalibrierung und Aufbau eines LENA-Prototyps für R3B

  • Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Kalibrierung eines Neutronendetektorarrays für niedrige Energien (Low Energy Neutron detector Array, kurz „LENA“) am kommenden R³B-Aufbau (Reactions with Relativistic Radioactive Beams) am FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) an der GSI in Darmstadt. Die Detektion niederenergetischer Neutronen im Bereich von 100 keV bis 1 MeV ist nötig, um Ladungsaustauschreaktionen, speziell (p,n)-Reaktionen in inverser Kinematik zu untersuchen. In diesem Energiebereich ist die Detektion äußerst schwierig, da Methoden für thermische als auch hochenergetische (100 MeV bis 1 GeV) Neutronen versagen. Neben dem Aufbau des Detektors wird die Bedeutung des Experiments für die nukleare Astrophysik verdeutlicht. Der theoretische Teil dieser Arbeit legt Grundlagen zum Verständnis für den Nachweis von Neutronen, die Funktionsweise des LENA-Detektors und den damit nachweisbaren Kernreaktionen. Des Weiteren wurde eine Simulation des Detektors mit GEANT4 (GEometry And Tracking), einer C++ orientierten Plattform für Simulationen von Wechselwirkungen von Detektormaterial mit Teilchen, durchgeführt. Die Ergebnisse wurden zur Auswertung von Messungen, die im Rahmen einer Strahlzeit im März 2011 an der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig durchgeführt wurden, herangezogen. Ziel der Arbeit ist es, die Effizienz des Detektors zu bestimmen.
  • This thesis focuses on the setup and calibration of the Low Energy Neutron detector Array (LENA) for the upcoming R³B (Reactions with Relativistic Radioactive Beams) setup at FAIR, the Facility for Antiproton and Ion Research at GSI in Darmstadt. The detection of low energetic neutrons between 100 keV and 1 MeV is essential to study charge exchange reactions of the (p,n)-type in inverse kinematics. Especially at this low energies the detection happens to be difficult, because detection methods for thermal neutrons and high energetic neutrons (100 MeV to 1 GeV) are not applicable. Besides the setup of the detecor the importance of these experiments for nuclear astrophysics is shown. The theoretical part of this thesis concerns the basic understanding for neutron detection methods, the working principle of the LENA-detector and also the detectable nuclear reactions. Furthermore a simulation of the detector with GEANT4 (GEometry And Tracking), a C++ orientated platform for particle-matter-interaction-simulations, was set up. The results of the simulation were used for the analysis of measurements taken place during a beamtime at the Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig in March 2011. The aim of this thesis is the calculation of the efficiency of the detector.

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Metadaten
Author:Susanne KräckmannGND
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-337174
URL:http://exp-astro.physik.uni-frankfurt.de/docs/kraeckmann_12_master.pdf
Referee:René ReifarthORCiD, Kerstin SonnabendGND
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Year of Completion:2012
Year of first Publication:2012
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Release Date:2014/07/17
Note:
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HeBIS-PPN:344421899
Institutes:Physik / Physik
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License LogoArchivex. zur Lesesaalplatznutzung § 52b UrhG