نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک تجربی و کاربردی، پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم فنون هسته‌ای

2 هیات علمی

چکیده

میون‌ها به دلیل سطح مقطع کوچک برای انجام واکنش، متداولترین تابش فضایی قابل آشکارسازی در سطح زمین هستند. میون‌ها همانند سایر ذراتی که از طریق برخورد ذرات پرانرژی تولید می‌شوند، ناپایدار و دارای طیف توزیع طول عمر هستند. در این مقاله، انرژی و طول عمر تابش میون با استفاده از سیستم طیف‌سنجی دیجیتال اندازه‌گیری شده است. در روش ارائه شده همه ماژول‌های الکترونیک هسته‌ای آنالوگ حذف و فرآیند شکل دهی به سیگنال‌ها و ثبت آن‌ها به صورت نرم افزاری انجام شده است. در این اندازه‌گیری، رویدادهای تابش زمینه به صورت همزمان با استفاده از دو آشکارساز NaI(Tl) که در زاویه °90 نسبت به سطح افق نصب شده‌اند، آشکارسازی شدند. سیگنال‌های ثبت شده در پیش تقویت کننده دو آشکارساز، به صورت مستقیم با استفاده از یک دیجیتایزر شکل دهنده موج نمونه برداری و پس از پردازش به صورت لیست داده‌ها ذخیره شدند. با برنامه نویسی روی لیست داده‌ها، درحدود 105 رویداد تابش‌ها میون در مدت زمان دو هفته تشخیص داده شده‌اند. با اندازه‌گیری فاصله زمانی بین رویدادهای تشخیص داده شده به عنوان تابش میون، طول عمر آن‌ها استخراج و با برازش تابع نمایی بر داده‌های تجربی، طول عمر میون sµ03/2 تعیین شده است. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که طول عمر به دست آمده برای ذره میون در این پژوهش با سایر داده‌های تجربی مطابقت دارد. گذار از الکترونیک هسته‌ای آنالوگ به دیجیتال در طیف سنجی تابش میون، سادگی، قابلیت اطمینان بالا، اندازه کوچک و وزن کم سامانه جمع آوری داده و امکان نصب آن بر روی ماهواره‌های تحقیقاتی را فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Identification and measurement of muon cosmic radiation using digital spectroscopy system

نویسندگان [English]

  • Ali Biganeh 1
  • Omidreza Kakuee 2

1 Department of experimental and applied physics, Physics and accelerators research school, Nuclear science and technology research institute,

2 Physics & Accelerators Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, P O Box 14395-836, Tehran, Iran

چکیده [English]

Due to the low cross-section to perform the reaction, muons are the most common detectable cosmic rays on the earth. Like the other particles produced by the collision of energetic particles, muons are unstable and have a lifetime distribution spectrum. In this paper, the energy and lifetime of the muon cosmic radiation are measured using a digital spectroscopy system. In the presented method, all the nuclear electronics modules are omitted and the process of forming the signals is recorded in the software. To perform this measurement, radiation events were detected in coincidence mode using two NaI (Tl) detectors installed at the angle of 90° with respect to the horizon line. The signals recorded in the pre-amplifier of the two detectors were sampled directly using a waveform digitizer and after record, stored as the list mode data. By programming on the data list, about 105 muon events were detected over a period of two weeks. By measuring the time interval between events detected as muon radiation, their lifetime is extracted and by fitting the exponential function to the experimental data, the muon lifetime is determined to be 2.03 µs. The results show that the obtained lifetime for muon in this study is consistent with the other experimental data. The transition from analog to digital nuclear electronics in muon radiation spectroscopy provides the simplicity, high reliability, small size, light weight of the acquisition system, and the possibility to be installed on the research satellites.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Identification of cosmic ray
  • muon lifetime
  • NaI (Tl) detector
  • Digital spectroscopy