Laboratorieøvelse i FYS3180/4180 Eksperimentelle metoder i fysikk. Oslo Cyclotron Laboratory

Transkript

1 Laboratorieøvelse i FYS3180/4180 Eksperimentelle metoder i fysikk Oslo Cyclotron Laboratory Formål: Å gi en innføring i detektorer, systemer og metoder som anvendes i eksperimentell kjernefysikk.

2 Uke 1 1 Syklotronlaboratoriet og eksperimentoppsett 1.1 Skisser laben med syklotron, analysemagnet og CACTUS, se web-siden Utled syklotron-likningen, og finn vinkelfrekvens og magnetfelt for 38 MeV 3 He partikler. 1.3 Tegn opp reaksjonen med 60 Ni target inklusive SiRi E-E detektoren. 1.4 Bruk kin-programmet og regn ut prosjektilets energi fra target og helt fram til 4 He stopper i E-sluttdetektoren. Uke 2 2 Sortering av eventfiler 2.1 Sett deg inn i OFFLINE og sorteringsrutinen. 2.2 Lag NASP, E, de, EdE, THICKSP og TNASP. 2.3 Lær deg mama (kommandoer under), og projekser ut singels spektre. 2.4 Studer programmet, og modifiser slike at du kan lage E-E banan. 2.5 Sett vindu på 4 He i tykkelsesspekteret og lag partikkelspekter. 2.6 Sammenlikn data med Table of Isotopes. Uke 3 3 Koinsidensmålinger 3.1 Studer TNASP, finn tidskalibrering og tidsoppløsning på eksperimentet. 3.2 Sett vindu på tid og partikkel, og lag partikkel-gamma koinsidens matrise. 3.3 Lag projeksjoner og se om det er i samsvar med Table of Isotopes. Uke 4 4 Gamma-multiplisitet 4.1 Sorter ut et singles partikkelspektrum S og et koinkidensspekter C. 4.2 Lag normalisert γ-multiplisitet vha M = C / S. Kommenter resultatet.

3 Uke 5 5 Kilde-spektre 5.1 Sett deg inn i tilbakefolding og folding av ett gamma-spekter. 5.2 Ta opp et 152 Eu spektrum med bakgrunnssubtraksjon. 5.3 Tilbakefold NaI spekteret med detektorens responsfunksjon. 5.4 Sammenlikn linjeintensitetene med de absolutte γ-intensitetene i 152 Eu og plott energioppløsning og effektivitet som funksjon av Eγ. 5.5 Start med oppgave 6 (se under). Uke 6 6 Koinsidens-målinger 6.1 Studer koplingsskjema for koinsidenskjøringer (se under). Oppsettet inkluderer 28 NaI og en liten Na plug-detektor med tidsinformasjon (TDC). 6.2 Sett deg inn i sorteringsprogrammet for singles kjøringene, og modifiser dette for koinsidenser. Vi skal lage spektre for singles og koinsidens plug-detektor, koinsidensspekter for NaI detektorene samt et TDC spekter. 6.3 Kalibrer TDC spekteret og bestem vindu for sanne og tilfeldige koinsidenser. 6.4 Bestem romvinkelen for en typisk NaI detektor vha en 60 Co kilde som plasseres i midten av CACTUS. Vi antar at N C Plug (E "1 ) = # NaI (E " 2 )N S Plug (E "1 ), hvor koinsidens tellehastighet i plug-detektoren er lik effektiviteten av NaI detektoren multiplisert med plug-detektorens singels tellehastighet, når kilden har gamma-multiplisitet M " = 2. (Hint: Bruk en NaI som ikke har cross-talk med plug-detektoren, og gang opp med 28.) Uke 7 Oppsummering, rapportskriving og diskusjoner med lab-veiledere

4 Singles koplingsskjema Detektor High voltage Preamplifier Time Energy Timing filter amplifier Gate generator Main amplifier Analog til digital omformer Koinsidens koplingsskjema D1 D2 E T T E start CO stop GG ADC TDC ADC

5 Typiske NaI spektre Fig. 1: Typisk NASP matrise. Fig. 2: NaI spekter med linjer fra 60 Co, 228 Th and 40 K kilder.

6 Tilbakefolding av NaI spektre 1. Kalibrer NaI spekteret 2. Lag responsmatrisen med kommandoen rm 3. Display matrisen med gr og ds 4. Lag typiske projeksjoner (pm) 5. Tilbakefold NaI spekteret (un) Fig. 3: NaI responsfunksjonen.

7 Noen nyttige mama-kommandoer AR ARithmetic's (+-/*) CA Get info and give a0, a1 and a2 and dimension CE Change between Channel and Energy display CL Calibration Lines CO COmpress spectrum CR Call CursoR and get info DS DX M1 M2 DY M1 M2 DZ M1 M2 EX DiSplay spectrum Low/high markers for Display of X axis Low/high markers for Display of Y axis Low/high markers for Display of Z axis EXpand display using cursor (mouse) FD Fit Data points with polynomial, exponential, etc. FO FOld spectrum with the response matrix FT N N=1-15: set-up for N peaks and do fit GR Get Response matrix into working matrix 1 or 2 HE List commands IC LS DM OS PO PF PM RE RM SC N SD ST SU M1 M2 UN WR Select spectrum LiSt files in current directory (ls from UNIX) Display Matrix as spectra OVerlay of spectra POlynom fit to set of data Peak Find on spectrum or matrix Project Matrix down on X or Y axis REad spectrum Make Response Matrix SCale for Y axis: N=1/2/3=lin/quadratic/log10 Sirius Display, display acquisition spectra STop and exit Mama SUm counts between channel M1 and M2 using cursor UNfold spectrum with response matrix WRite spectrum with calibration and dimensions

8 Noen nyttige kildespektre

9 Kildemateriale Du kan laste ned kildespektre fra: Det foreligger masse info som kan finnes på diverse nettsider. Et brukbart sted å starte er: Det vil bli delt ut kopier av relevant litteratur.