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- Original title:
- Optimisation of the PGAA instrument at FRM II for low background and 2D measurements
- Translated title:
- Optimierung des PGAA Instrumentes am FRM II auf einen niedrigen Strahlungsuntergrund und für 2D-Messungen
- Author:
- Canella, Lea
- Year:
- 2011
- Document type:
- Dissertation
- Faculty/School:
- Fakultät für Chemie
- Advisor:
- Türler, Andreas (Prof. Dr.)
- Referee:
- Türler, Andreas (Prof. Dr.); Schuster, Michael (Prof. Dr.)
- Language:
- en
- Subject group:
- NUC Kerntechnik, Kernenergie; PHY Physik
- Keywords:
- Activation Analysis, Gamma-ray spectroscopy
- Translated keywords:
- Aktivierungsanalyse, Gamma-ray Spektrometrie
- Abstract:
- At the beginning of 2008, the new Prompt Gamma-ray Activation Analysis (PGAA) facility started operation at the Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II). The main characteristic of this facility is the relatively intense cold neutron beam. This property is due to the special construction of the neutron beam guide; the last 7m are elliptically tapered, which means that the neutrons are focused on the sample. This arrangement allows for a max. neutron flux of 6.07 · 1010 cm−2s−1, which is currently the highest cold neutron flux worldwide. Due to this high flux, the main problem encountered was the beam background, i.e. the radiation background created from irradiation of construction materials. The first part of this work was dedicated to the optimisation of the instrument. The goal achieved was a reduction of the background by a factor of 15. Once the instrument was optimised, measurements were dedicated to special elements like Cd, Sm, Eu, and Gd, that have very good characteristics for this method and to archaeological samples (old greek coins). Another improvement of the instrument was the development of a 2D imaging system. A new setup was installed in order to obtain spacial information about the distribution of elements inside samples. This imaging method was first applied to a small piece of the Allende meteorite with a different setup developed in the frame of the European Project ANCIENT CHARM. This setup was thought for 3D imaging, so the conditions were not optimal for 2D mapping. With this insight a second setup was built later specially dedicated for this application. In particular, the neutron field was reduced to a small spot of about 2x2mm2 and a two stage motor was built in order to allow the movement of the sample in two dimensions. Moreover, the possibility to evacuate the sample chamber was added. With this second setup the measurements on the Allende meteorite were repeated for a comparison. The 2D-setup was also applied in the study of the new alloy U-Mo for nuclear research. Through a sputtering process, thin foils were produced from the target material. The goal of these measurements was to determine the distribution of U and Mo in these foils, and the local element ratio, in order to check the homogeneity. Nearby the foils, measurements on thin slices of the target material were also carried out in order to check eventual changes in the elemental distribution due to the sputtering process.
- Translated abstract:
- Das Instrument zur Prompten Gamma Aktivierungsanalyse, PGAA, wurde im Jahr 2008 an der Forschungs-Neutronenquellen Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) in Betrieb genommen. Mit einer maximalen Flussdichte von 6.07 · 1010 cm−2s−1 verfügt das Instrument über einen der intensivsten kalten Neutronenstrahlen weltweit. Dies wird durch einen 7m langen, elliptisch geformten Neutronenleiter erreicht, der den Strahl auf die Probenposition fokusiert. Bedingt durch diesen hohen Fluss entsteht durch die Aktivierung von Strukturmaterialien ein hoher Strahlungsuntergrund. Im Rahmen der Optimierung dieses Instumentes in dieser Arbeit wurde der Hintergrund auf 1/15tel der ursprünglichen Intensität reduziert. Anschließende Messungen wurden mit archäologischen Proben durchgeführt, wobei besonderes Augenmerk auf die Elemente Cd, Sm, Eu und Gd gelegt wurde. Ein neues Setup für zweidimensionale Messungen wurde entwickelt und installiert. Mit diesem Setup ist eine ortsaufgelöste Messung der Verteilung von Elementen innerhalb der Proben möglich. Diese Methode wurde für eine Verteilungsmessung einer gesputterten U-Mo-Folie verwendet. Das Ziel war dabei, mögliche durch den Sputterprozess bedingte Verschiebungen des U/Mo- Verhältnisses der Legierung aufzuzeigen und somit die Homogenität der produzierten Folien zu überprüfen. In diesem Zusammenhang wurde auch die Zusammensetzung des ursprünglichen Sputtertargets analysiert. Die gleiche Methodik mit einem ähnlichen Setup wurde für eine Analyse eines Stückes des Allende-Meteoriten im Rahmen des eruopäischen ANCIENT CHARM Projektes angewendet. Dieses Setup war ursprünglich für 3D-Messungen ausgelegt und bildete die Grundlage für die oben beschriebene verbesserte 2D-Methodik. Vergleichsmessungen zeigen den Fortschritt durch den kleineren Strahlfleck (2x2mm2) und die evakuierte Probenkammer.
- WWW:
- https://mediatum.ub.tum.de/?id=1004594
- Date of submission:
- 26.01.2011
- Oral examination:
- 14.03.2011
- File size:
- 17584682 bytes
- Pages:
- 134
- Urn (citeable URL):
- https://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:91-diss-20110309-1004594-1-5
- Last change:
- 23.03.2011
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