Laboratorio di misure nucleari

A.A. 2016/2017
Insegnamento per
6
Crediti massimi
66
Ore totali
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Lo studente saràin grado di impostare semplici esperimenti, calibrare l'apparato e studiarne le efficienze ed effettuare analisi dati.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Laboratori: 54 ore
Lezioni: 12 ore
Docente: Meroni Emanuela
Programma
Lo scopo del laboratorio è la realizzazione di un esperimento completo per l'approfondimento del fenomeno fisico in esame. Si utilizzano rivelatori nucleari, quali scintillatori e semiconduttori, strumentazione elettronica associata e acquisizione controllata da computer. Si applicano metodi statistici per l'analisi dati.
Esecuzione di un esperimento completo da parte di ogni gruppo di studenti su uno degli argomenti qui descritti:

Spettroscopia alfa: si utilizzano rivelatori a semiconduttore al Si. L'esperimento consiste nella calibrazione del rivelatore mediante l'acquisizione di alfa da sorgenti note, nelle misure di fondo e della radioattività alfa di vari campioni di materiale (minerali contenenti U e Th). Seguono misura della vita media del 222Rn, perdita di energia delle particelle alfa in aria e in strati sottili di altri materiali.

Rivelazione di elettroni: si utilizza un rivelatore a semiconduttore al Si di spessore di 1 mm. L'esperimento consiste nella calibrazione in energia del rivelatore utilizzando elettroni da conversione interna. Studi di spettri beta.


Effetto Compton: si studia questo effetto utilizzando 2 rivelatori NaI e una sorgente di 22Na. Per abbattere il fondo ambientale si sfruttare la coincidenza dei 2 gamma a 511 keV, provenienti dal decadimento del positrone della sorgente. Si misura la sezione d'urto Compton al variare dell'angolo di diffusione.

Rivelazione e assorbimento di radiazione gamma: si effettua con un rivelatore NaI. Preliminare alle misure è la sua calibrazione in energia. Misure del fondo ambientale, e misure di assorbimento dei gamma di diverse energie in vari spessori di materiali.

Spettroscopia gamma: si effettua con un rivelatore NaI. Preliminare alle misure è lo studio dell'efficienza dell'apparato in funzione dell'energia dei gamma rivelati. Si utilizza una simulazione per la verifica dell'efficienza. Misure di fondo ambientale, individuazioni di nuclidi radioattivi e verifica dell'equilibrio secolare delle catene radioattive.

Raggi cosmici: si utilizza un telescopio di rivelatori plastici a scintillazione che consente di misurare il flusso dei raggi cosmici penetranti (muoni) al suolo. Misure di flusso, di velocità dei muoni e di vita media del muone.

Comune a tutti gli esperimenti:
a. Ottimizzazione della catena elettronica e calibrazione dei rivelatori
b. Studio dei fondi
c. Acquisizione e analisi dati
Informazioni sul programma
Gli studenti devono scrivere una relazione contenente la descrizione dell'esperimento, i dati raccolti e l'analisi e interpretazione di questi dati.
Propedeuticità
Laboratori del I e II anno
Istituzioni di Fisica Nucleare e Subnucleare
Prerequisiti e modalità di esame
PREREQUISITI
1.Radioattività
2.Interazione della radiazione con la materia: alfa, elettroni e gamma
3.Principi di funzionamento alcuni moduli di elettronica: preamplificatori, amplificatori, coincidenze.
4.Programmazione in C
5.Teoria degli errori, utilizzo del CHI 2 nella analisi dei dati; la distribuzione delle P(CHI 2), stima degli errori

MODALITA' D'ESAME
Orale, relazione sull'esperimento effettuato
Metodi didattici
Modalità di esame: Orale, relazione sull'esperimento effettuato;
Modalità di frequenza: Obbligatoria;
Modalità di erogazione: Tradizionale.
Materiale didattico e bibliografia
Dispensa: Radioattività e Interazione della radiazione con la materia, L. Miramonti (CUSL)
Radiation Detection and Instrumentation, G.F. Knoll
Introductory Nuclear Physics, K.S. Krane
Periodo
Secondo semestre
Periodo
Secondo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi