Ramírez, Sandra N. (2010) Optimización de una línea de espectrometría neutrónica de transmisión aplicada a ciencia de materiales para el acelerador lineal del CAB / Optimization of a neutron transmission beamline applied to materials science for the CAB linear accelerator. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
El Laboratorio de Neutrones y Reactores (NYR) del Centro Atómico Bariloche cuenta con un acelerador lineal de electrones (LINAC) que es utilizado como una fuente pulsada de neutrones. Dos haces extraídos de dicha fuente permiten realizar experimentos de transmisión y dispersión de neutrones, con la finalidad de estudiar propiedades estructurales y dinámicas de la materia. En los experimentos de transmisión, un haz colimado de neutrones incide sobre una muestra, y un detector es colocado detrás de la misma. La comparación de los espectros de neutrones incidentes y transmitidos permite inferir importante información acerca de las características microestructurales del material. Esta técnica experimental ha sido muy utilizada para determinar secciones eficaces, parámetros de la red cristalina, frecuencias de vibración de los átomos, o el estado de tensiones de un material. En el laboratorio NYR tradicionalmente se han estudiado muestras cilíndricas de una pulgada de diámetro; pero existe hoy gran interés en realizar estudios sistemáticos sobre muestras más pequeñas y de geometrías diferentes; en particular láminas y probetas de ensayos de tracción. En estos casos, la posibilidad de reducir la sección transversal y aumentar la intensidad del haz incidente impacta directamente en una reducción de los tiempos de medición involucrados. Así, el laboratorio ha considerado la posibilidad de incorporar una guía de neutrones a la línea de transmisión existente. Por lo expresado anteriormente, el objeto específico de este trabajo consistió en la optimización de los componentes de la óptica neutrónica del tubo de vuelo de transmisión, a fin de contribuir con una mejora en la línea existente, como también aportar un criterio en la elección de la guía de neutrones a adquirir. En particular, se pretendió maximizar el flujo de neutrones sobre muestras de dichas geometrías y conformar la divergencia del haz incidente en las mismas. Para ello fue necesario conocer la óptica neutrónica del instrumento, es decir las características del haz: tamaño y divergencia del mismo en cualquier punto del instrumento. A fin de determinar dichas características se elaboró y validó experimentalmente un modelo de Montecarlo de la línea de transmisión utilizando el software McStas. Para la validación experimental se determinó la variación espacial de la intensidad del flujo neutrónico en la posición de la muestra. Como resultado de estos estudios, se propone un diseño para la línea de transmisión basado en una combinación de diafragmas, colimadores y guías de neutrones que permitirían reducir en casi un orden de magnitud los tiempos de medición.
Resumen en inglés
The Neutrons and Reactors Laboratory (NYR) of CAB (Centro Atómico Bariloche) is equipped with a linear electron accelerator (LINAC – Linear particle accelerator). This LINAC is used as a neutron source from which two beams are extracted to perform neutron transmission and dispersion experiments. Through these experiments, structural and dynamic properties of materials can be studied. The neutron transmission experiments consist in a collimated neutron beam which interacts with a sample and a detector behind the sample. Important information about the microstructural characteristics of the material can be obtained from the comparison between neutron spectra before and after the interaction with the sample. This experimental technique has been extensively used to determine cross sections, lattice parameters of a crystalline solid, vibration frequencies of atoms or the strain field of a material. In the NYR Laboratory, cylindrical samples of one inch of diameter have been traditionally studied. Nonetheless, there is a great motivation for doing systematic research on smaller and with different geometries samples; particularly sheets and samples for tensile tests. In such cases, a reduction of the spot size of the beam and an increase of its intensity would have a direct impact on minimizing measurement times. Hence, in the NYR Laboratory it has been considered the possibility of incorporating a neutron guide into the existent transmission line. According to all mentioned above, the main objective of this work consisted in the optimization of the flight transmission tube optics of neutrons. This optimization not only improved the existent line but also contributed to an election criterion for the neutron guide acquisition. The optimization was directed towards maximize the neutron flux on samples of mentioned geometries and to form the divergence of the incident beam upon them. It was then necessary to study the instrument neutron optics, i.e. the characteristics of the beam such as its size and divergence at any point of the instrument. For this reason, a Montecarlo model of the transmission line was elaborated using McStas software and then experimentally validated. For the experimental validation, the spatial distribution of neutron flux intensity at the sample position was determined. As a result of these studies, it is proposed a design for the transmission line based on a combination of diaphragms, collimators and neutrons guides which would allow to reduce about one order of magnitude the times required for the measurements.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ingeniería) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Linear accelerators; Aceleradores lineares; Monte Carlo Method; Método de Monte Carlo; Simulation; Simulación; Neutron transmission; Neutron optics; Monte Carlo simulations; Transmisión de neutrones; Óptica neutrónica; Simulaciones de Monte Carlo |
| Materias: | Ingeniería nuclear Física > Física nuclear |
| Divisiones: | Energía nuclear > Ingeniería nuclear > Física de neutrones |
| Código ID: | 209 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 06 Oct 2010 10:31 |
| Última Modificación: | 06 Oct 2010 11:04 |
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