Κατασκευή θαλάμου νεφώσεως ψυχομένου με υγρό άζωτο

Τσίγκου Μαρία; Tsigkou Maria

dc.contributor.author	Τσίγκου Μαρία	el
dc.contributor.author	Tsigkou Maria	en
dc.date.accessioned	2020-12-21T09:15:18Z
dc.date.available	2020-12-21T09:15:18Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52630
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20328
dc.rights	Default License
dc.subject	Θάλαμος νεφώσεως	el
dc.subject	Ανίχνευση ραδιενέργειας	el
dc.subject	Διάσπαση πυρήνων	el
dc.subject	Ιχνος -α σωματιδίου	el
dc.subject	Ιχνος ηλεκτρονίου	el
dc.subject	Ιχνος ποζιτρονίου	el
dc.subject	Cloud chamber	en
dc.subject	Radioactivity detection	en
dc.subject	Nuclei decay	en
dc.subject	-A particle track	en
dc.subject	Electron track	en
dc.subject	Positron track	en
dc.title	Κατασκευή θαλάμου νεφώσεως ψυχομένου με υγρό άζωτο	el
dc.title	Construction of a liquid nitrogen cooled cloud chamber	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πειραματική Πυρηνική Τεχνολογία	el
heal.classification	Πειραματική Πυρηνική Φυσική	el
heal.classification	Experimental Nuclear Engineering	en
heal.classification	Experimental Nuclear Physics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-12-09
heal.abstract	Ο πρώτος θάλαμος νεφώσεως κατασκευάστηκε το 1911 από τον Charles Thomson Rees Wilson. Ο θάλαμος αυτός ήταν μία από τις πρώτες συσκευές ανίχνευσης ιοντιζουσών ακτινοβολιών. Οι ανιχνευτές ιοντιζουσών ακτινοβολιών στόχο έχουν τη διαπίστωση ύπαρξης ακτινοβολίας και αφετέρου στον προσδιορισμό του είδους της και στη μέτρησή της σε κατάλληλες μονάδες. Οι θάλαμοι νεφώσεως χρησιμοποιούνται κυρίως για τον πρώτο στόχο και διακρίνονται σε δύο τύπους. Ο πρώτος τύπος είναι ο θάλαμος νεφώσεως εκτόνωσης (δηλ. πτώσης πίεσης) ή θάλαμος Wilson, όπως ονομάστηκε έτσι από τον εφευρέτη του. Στην αρχή, ο Wilson κατασκεύασε το θάλαμο (παρατήρησης) νεφώσεως προκειμένου να μελετήσει τον τρόπο σχηματισμού νεφών υγρασίας και σχετικά με αυτόν φαινόμενα στον υγρό αέρα. Μετά από έναν αριθμό παραλλαγών θαλάμων, ο Wilson έφθασε στο συμπέρασμα ότι στο θάλαμο. Παρόλα τα πλεονεκτήματά του, ο θάλαμος νεφώσεως του Wilson είχε και σοβαρούς περιορισμούς, ο κυριότερος από τους οποίους ήταν ότι η εκτόνωση και η αντίστοιχη με αυτήν πτώση της θερμοκρασίας, η οποία και προάγει τη συμπύκνωση, είναι πολύ μικρής διάρκειας. Κατά συνέπεια ο διαθέσιμος χρόνος παρατήρησης είναι πολύ μικρός. Για να αντιμετωπίσει αυτόν τον περιορισμό, τη δεκαετία του '30, ο A. Langsdorf Jr. κατασκεύασε τ ένα θάλαμο νεφώσεως βασιζόμενο στο φαινόμενο της διάχυσης ενός ελαφρού ζεστού ατμού που διαχέεται σε ένα βαρύ αέριο μέσα σε ένα πεδίο μειούμενης θερμοκρασίας. diffusion into a heavier gas within a decreasing temperature field. Το πλεονέκτημα αυτού του είδους θαλάμου ήταν η ικανότητά του να λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα και όχι μόνο κατά τη διάρκεια μιας πολύ σύντομης εκτόνωσης. Παρόλα αυτά, ο θάλαμος του Langsdorf ήταν ιδιαίτερα πολύπλοκος, καθώς είχε στόχο τις όσο το δυνατόν πιο ακριβείς παρατηρήσεις. Μετά το Β' Παγκόσμιο Πόλεμο κατασκευάσθηκαν αρκετοί θάλαμοι νεφώσεως τύπου διάχυσης βασισμένοι στην ίδια αρχή αλλά με πολύ απλούστερο σχεδιασμό. Οι θάλαμοι αυτοί διατήρησαν τη δυνατότητα να δημιουργούν ορατά ίχνη εξαιτίας ιοντίζουσας ακτινοβολίας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι απλές εκδοχές των θαλάμων διάχυσης διαφέρουν από αυτόν του Langsdorf κυρίως ως προς τη μέθοδο ψύξης. Οι θάλαμοι διάχυσης διακρίνονται σε δύο είδη: το ανοδικό και το καθοδικό είδος. Στον ανοδικό θάλαμο διάχυσης, η ψυχόμενη επιφάνεια είναι η οροφή, ενώ στον καθοδικό η ψυχόμενη επιφάνεια είναι το δάπεδο. Εξαιτίας πολύ λιγότερων κατασκευαστικών απαιτήσεων, το πλέον κοινό είδος είναι ο καθοδικός θάλαμος, ο ψυχόμενος με ξηρό πάγο, ή σπανιότερα με υγρό άζωτο. Ακόμα και τέτοιοι απλοί θάλαμοι διάχυσης είναι δυνατόν να ανιχνεύουν πολλά είδη ιοντιζουσών ακτινοβολιών, αρχίζοντας από τις πλέον κοινές σωματιδιακές ακτινοβολίες, τα -α και -β σωματίδια, και φθάνοντας σε σπάνια φαινόμενα όπως η δίδυμη γένεση. Σε αυτήν τη Διπλωματική Εργασία: (α) Παρουσιάζονται με συνοπτικό τρόπο, ως διατάξεις, οι θάλαμοι νεφώσεως του Wilson και του Langsdorf μαζί με τα βασικότερα μέρη της σχετικής θεωρίας, (β) Παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά των απλών θάλαμοι νεφώσεως τύπου διαχύσεως με έμφαση στους καθοδικούς θαλάμους τύπου διαχύσεως. (γ) Παρουσιάζονται, στο βαθμό που χρειάζεται, οι τρόποι με τους οποίους αποθηκεύεται και διαχειρίζεται το υγρό άζωτο στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του ΕΜΠ (ΕΠΤ-ΕΜΠ). (δ) Κατασκευάζονται και δοκιμάζονται διάφορες εκδοχές καθοδικών θαλάμων διάχυσης ψυχόμενων με υγρό άζωτο, με οδηγό μια ομάδα από απαραίτητες προϋποθέσεις. Το υγρό άζωτο επιλέχθηκε ως ψυκτικό του θαλάμου, επειδή είναι διαθέσιμο στο ΕΠΤ-ΕΜΠ για την ψύξη ανιχνευτών Γερμανίου. (ε) Μετά από μία σειρά δοκιμών ένας τελικός θάλαμος βρέθηκε εύκολος στη χρήση, λειτουργικός και κατάλληλος για πειράματα επίδειξης στο πλαίσιο των μαθημάτων ανίχνευσης ακτινοβολιών που προσφέρονται από το ΕΠΤ-ΕΜΠ.	el
heal.abstract	The first cloud chamber was built in 1911 by Charles Thomson Rees Wilson. It was one of the first ionizing radiation detection devices to be created. All radiation detectors aim, on the one hand, to detect the presence of radiation and on the other hand to determine its type and measure it in appropriate units. Cloud chambers are mainly used for the first purpose and are divided into two main types. The first type is the expansion (i.e. pressure drop) cloud chamber or Wilson chamber, named after its inventor. Originally, Wilson constructed the cloud (observation) chamber in order to study humidity cloud formation and related phenomena in humid air. After some chamber versions Wilson concluded that his design could also depict several types of ionizing radiation as condensation traces. The Wilson cloud chamber despite its advantages, had several limitations, the main one being that expansion and corresponding temperature drop, which promotes condensation, is of very short duration; therefore observation time is extremely limited. In order to cope with these limitation, in the 30's, A. Langsdorf Jr. built a cloud chamber based on warm light steam diffusion into a heavier gas within a decreasing temperature field. The advantage of this diffusion chamber was its capability to operate continuously and not only during a very short expansion phase. However, this chamber of Langsdorf was particularly complex since it was aiming to accurate observations. After World War II several diffusion cloud chambers after the same principle and of much simpler design were created. These chambers maintained the advantage of continuously creating and imaging of traces due to ionizing radiation. The simpler versions differ mainly to that of Langsdorf in the cooling method. Diffusion chambers are of two types: the upward and downward type. In the upward diffusion chamber, the cooled surface is at the roof, while in the downward chamber is the cooled surface is at the floor. Due to its much less construction requirements, the most common type is the downward diffusion chamber cooled by dry ice or, rarely, liquid nitrogen. Even simple diffusion chambers can detect multiple types of ionizing radiation, ranging from the most common of particle radiation, the -α and -β particles, to rare phenomena such as annihilation. In this Diploma Dissertation: (a) The chambers implemented by Wilson and Langsdorf are reviewed in short both as constructions and also in theory. (b) The simpler chambers characteristics of the diffusion type are presented with emphasis on the downward diffusion chambers. (c) The methods of storage and handling liquid nitrogen in the Nuclear Engineering Laboratory of NTUA (NEL-NTUA) are presented in adequate detail. (d) Downward diffusion chambers prerequisites are used as guidance for the construction and testing of a liquid nitrogen cooled cloud chamber; liquid nitrogen was chosen as the cooling agent due to its availability in NEL-NTUA for the purpose of cooling Ge detectors.(e) Following a series of tests a chamber was finalized and found easy-to-use, fit and functional for the purposes of demonstration in the framework of radiation measurement courses offered by NEL-NTUA.	en
heal.advisorName	ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΣ, ΝΙΚΟΛΑΟΣ	el
heal.advisorName	PETROPOULOS, NICK	en
heal.committeeMemberName	ΑΝΑΓΝΩΣΤΑΚΗΣ, ΜΑΡΙΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΡΟΥΝΗ, ΠΑΝΑΓΙΩΤΑ	el
heal.committeeMemberName	ANAGNOSTAKIS, MARIOS	en
heal.committeeMemberName	ROUNI, PANAGIOTA	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Πυρηνικής Τεχνολογίας. Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	134 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false