Μέτρηση διαφορικών ενεργών διατομών αντιδράσεων δευτερίων με 13C, στα πλαίσια της τεχνικής Nuclear Reaction Analysis (NRA)

Καρακάξη, Γεωργία Άννα; Karakaxi, Georgia Anna

dc.contributor.author	Καρακάξη, Γεωργία Άννα	el
dc.contributor.author	Karakaxi, Georgia Anna	en
dc.date.accessioned	2024-05-27T08:40:00Z
dc.date.available	2024-05-27T08:40:00Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59472
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27168
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	13C	el
dc.subject	Μετρήσεις αξιοπιστίας	el
dc.subject	Differential cross section measurements	en
dc.subject	Benchmarking measurements	en
dc.subject	Μέτρηση διαφορικών ενεργών διατομών	el
dc.subject	NRA	en
dc.subject	IBA	en
dc.title	Μέτρηση διαφορικών ενεργών διατομών αντιδράσεων δευτερίων με 13C, στα πλαίσια της τεχνικής Nuclear Reaction Analysis (NRA)	el
dc.title	Measurement and benchmarking of differential cross sections for deuteron-induced reactions in 13C, suitable for Nuclear Reaction Analysis (NRA) (en)	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Πυρηνική Φυσική	el
heal.classification	Nuclear Physics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-09-26
heal.abstract	Αφού ο άνθρακας είναι παρών σε σχεδόν οτιδήποτε μελετάμε και αποτελείται κυρίως από το ισότοπο 12C, μικρές δυναμικές αλλαγές σε οποιοδήποτε στρώμα κοντά στην επιφάνεια μπορούν να μελετηθούν καλύτερα αν εισάγουμε τεχνητά το σχετικά σπάνια ισότοπο 13C, το οποίο έχει την ίδια χημική και φυσική συμπεριφορά με το 12C. Μπορεί κανείς να ποσοτικοποιήσει αλλαγές στην συγκέντρωση του άνθρακα συναρτήσει του βάθους, σε διάφορα υλικά, που κυμαίνονται από βιολογικά δείγματα μέχρι αντικείμενα πολιτιστικής κληρονομιάς, χρησιμοποιώντας ανίχνευση των σταθερών ισοτόπων με 13C. Οι πυρηνικές τεχνικές ανάλυσης με δέσμη ιόντων (Ion Beam Analysis – IBA), και ιδιαίτερα η Ανάλυση Πυρηνικών Αντιδράσεων (Nuclear Reaction Analysis – NRA), έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα χρήσιμη για αυτό το σκοπό. Πιο συγκεκριμένα, οι πυρηνικές αντιδράσεις με δέσμη δευτερίων (π.χ. η d-NRA) αποτελούν ένα ιδανικό εργαλείο για τον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων σχεδόν όλων των κύριων ελαφριών ισοτόπων στα επιφανειακά στρώματα των υλικών. Οι αντιδράσεις (d,α) και (d,t) είναι ιδιαίτερα ευνοϊκές για τη μελέτη του 13C, ενώ η αντίδραση (d,p) είναι ιδανική για τον ταυτόχρονο προσδιορισμό των συγκεντρώσεων του 12C και του 13C σε επιφανειακά στρώματα με μία μόνο μέτρηση. Ωστόσο, ακριβή και συνεκτικά σύνολα πειραματικών δεδομένων διαφορικών ενεργών διατομών είναι απαραίτητα για την εφαρμογή της τεχνικής d-NRA. Αυξάνοντας το ενεργειακό εύρος της δέσμης δευτερίων έως τα 2 MeV και προσθέτοντας γωνίες ανίχνευσης, η εργασία αυτή στοχεύει στην επέκταση της μελέτης της συγκέντρωσης του 13C σε μεγαλύτερα βάθη. Ως εκ τούτου, στην παρούσα μελέτη, παρουσιάζονται οι πειραματικές διαφορικές ενεργές διατομές των πυρηνικών αντιδράσεων 13C(d,p0)14C, 13C(d,α0)11B, 13C(d,α1)11B και 13C(d,t0)12C. Οι διαφορικές ενεργές διατομές προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας την τεχνική της σχετικής μέτρησης, στο ενεργειακό εύρος δέσμης δευτερίων Ed,lab = 1000 – 2000 keV, σε 6 γωνίες ανίχνευσης οπισθοσκέδασης μεταξύ 120o και 170o, με βήμα 10o. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στον πρόσφατα αναβαθμισμένο επιταχυντή (5.5 MV T11/25 HVEC Τandem Van de Graaff Electrostatic Accelerator) του Ι.Π.Σ.Φ. του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. “Δημόκριτος” στην Αθήνα. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις αξιοπιστίας (benchmarking), για τις οποίες χρησιμοποιήθηκαν δύο στόχοι. Ο ένας ήταν ένας στόχος υαλώδους άνθρακα (natC) για την κανονικοποίηση του φορτίου/στερεάς γωνίας, ενώ ο δεύτερος ήταν μία παστίλια 13C αποτελούμενη από 95% 13C και 5% σελλουλόζη (natC6H10O5). Όλα τα αποτελέσματα που συγκεντρώθηκαν συγκρίνονται με τα υπάρχοντα σύνολα πειραματικών δεδομένων στη βιβλιογραφία και οποιεσδήποτε αποκλίσεις συζητούνται και εξετάζονται. Τα παρόντα συνεκτικά σύνολα πειραματικών δεδομένων διαφορικών ενεργών διατομών πιστεύεται ότι μπορούν να ανοίξουν το δρόμο για τη θεωρητική διερεύνηση και την επικείμενη αξιολόγηση (evaluation) όλων των πυρηνικών αντιδράσεων δέσμης δευτερίων, που είναι κατάλληλες για τη μελέτη συγκεντρώσεων 13C σε επιφανειακά στρώματα ποικίλων υλικών, ενισχύοντας έτσι περαιτέρω τις δυνατότητες ανίχνευσης σταθερών ισοτόπων άνθρακα στο μέλλον.	el
heal.abstract	Since carbon is present in almost everything we study and is primarily made up of the isotope 12C, small dynamic changes in any near surface carbon layer can be better observed by artificially introducing the relatively uncommon 13C isotope, which has the same chemical and physical behavior as 12C. One may quantify changes in the carbon depth profile concentration in several matrices, ranging from biological samples to cultural heritage objects, by using stable isotope tracing with 13C. Nuclear Reaction Analysis (NRA), an Ion Beam Analysis (IBA) technique, has proven to be particularly useful for this purpose. More specifically, nuclear reactions induced by deuterons (i.e., d-NRA) serve as an ideal analytical tool for determining the depth profile concentrations of nearly all the main light isotopes in materials' near surface layers. The (d,α) and (d,t) reactions are particularly advantageous for the study of 13C, whereas the (d,p) reaction is ideal for the simultaneous determination of the depth profile concentrations of both 12C and 13C in a single measurement. However, precise and coherent experimental datasets of differential cross sections are necessary for the implementation of the d-NRA technique. By increasing the deuteron beam energy range up to 2 MeV, and adding detection angles, the current work aims to advance the study of 13C concentrations at greater depths. Hence, in the present study, experimental differential cross sections of the 13C(d,p0)14C, 13C(d,p1)14C, 13C(d,α0)11B, 13C(d,α1)11B and 13C(d,t0)12C nuclear reactions are presented. The differential cross sections were defined using the relative measurement technique, in the deuteron beam energy range of Ed,lab = 1000 – 2000 keV at six backscattering detection angles between 120o and 170o, with a 10o step. For the measurements, the recently upgraded 5.5 MV T11/25 HVEC Τandem Van de Graaff Electrostatic Accelerator of N.C.S.R. “Demokritos” in Athens, Greece, was used. Additionally, benchmarking measurements were carried out. Two targets were used for these measurements. The first was a glassy carbon (natC) target for charge/solid angle normalization, while the second was a 13C pellet comprised of 95% 13C and 5% cellulose (natC6H10O5). All the acquired results are compared to the existing datasets in the literature and any discrepancies are discussed and reviewed. The current coherent differential cross section datasets are believed to be able to pave the way for the theoretical investigation and forthcoming evaluation of all the deuteron-induced reactions that are suited for the study of 13C depth profile concentrations in near surface layers of a variety of matrices, thus further reinforcing the capabilities of stable isotope carbon tracing in the near future.	en
heal.advisorName	Κόκκορης, Μιχαήλ	el
heal.advisorName	Kokkoris, Michail	en
heal.committeeMemberName	Βλαστού - Ζάννη, Ρόζα	el
heal.committeeMemberName	Διακάκη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Κόκκορης, Μιχαήλ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής. Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής και Εφαρμογών της	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	72 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false