تولید زوج نتیجه برهم کنش اشعه با کل اتم است. در میدان کولنی هسته، اشعهبه یک جفت الکترون- پوزیترون تبدیل می شود. اشعه بایدحداقل KeV1022 انرژی متناظر با جرم سکون کل دو ذره در تولید زوج را داشته باشد. انرژی زیادتر از این حد بین ذرات تقسیم می شود و سپس در داخل آشکارساز برهم کنش کرده و انرژیشان را از دست می دهند. وقتی که پوزیترون به انرژی گرمایی می رسد با الکترون نابود شده و دو اشعهیKeV511تولید می شود[۴۶].
۴-۲-۲ منبع واپاشی دو بتایی
کاندید بسیار خوبی برای مطالعه واپاشی دوبتایی می باشد. مقدار آن حتی در

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

حالت های نهایی برانگیخته، زیاد است. با وجود اینکه واپاشی دو بتایی به حالت پایه در ده هسته مشاهده شده است، لکن دومین ایزوتوپی است که می توان واپاشی دوبتایی به حالت نهایی برانگیخته را در آن مشاهده کرد. در حال حاضر اطلاعات بسیار کمی درباره عناصر ماتریسی هسته ای در دسترس است. نوکلید انتخابی برای مرحله بعدی رصدخانه نوترینوی خورشیدی به نام ^[۱۷] است، که در آنجا برای اندازه گیری واپاشی هسته تلاش می شود.
۴-۲-۳ سپر غیر فعال
اولین فایده حفاظ، کاهش دادن تعداد اشعه های ی تولید شده بیرون نمونه از رسیدن به آشکار ساز است. برای جذب این اشعه های ، مواد با Z بالا، دور چیدمان آشکارساز قرار گرفته است. چیدمان یک خانه سربی ساخته شده به دور و زیر آن است. در ۵۰۰، نسبتا نزدیک محدوده مورد نظر، میرایی سانتیمتری حفاظ سربی برزگتر از ۱۰^۶ است. یک آلاینده محتمل در سپر سربی است که نیمه عمر ۲٫۲۲ سال دارد.
در داخل سپر سربی ، یک لایه اینچی ضخیم از صفحات مسی با رسانندگی زیاد عاری از اکسیژن ^[۱۸]() وجود دارد. مس خلوص٪۹۹٫۹۹ دارد اما می تواند با نوترون های اشعه کیهانی از طریق به اکتیو شود. گذشته از این عیب، مس غلظت کمی از (کمتر از ۰۰۵/۰)،(کمتر از ۱۷/۰-۰۲/۰ )و (کمتر از ۲/۰) دارد . با بهره گرفتن از ماده جذب کننده دیگری مانند مس درون سپر سربی می توان اشعه های گاما را از هسته های دختر کاهش دهد.
۴-۲-۴ سپر فعال
راه دیگر در کاهش دادن تابش های زمینه، مخصوصا پیوستار کامپتون به کاربردن سپر فعال است. این نوع سپر می تواند اشعه که آشکارساز را ترک کرده و تنها قسمتی از انرژیش به جا مانده و یا یک اشعه که از بیرون وارد سیستم می شود را تمیز دهد.
آشکارسازهای توسط حلقه ای از آشکارسازهای سدیم یدید () با دو سوسوزن پلاستیکی صفحه ای در دو انتهای آن احاطه شده است (شکل (۴-۲) را ببینید). ۶ تا لوله تکثیر کننده فوتونی استاندارد^[۱۹]() در هر طرف از حلقه کار گذاشته شده است. همه ها در ۱۳۲۰ ولت قرار دارند. حلقه به دلیل مجاورتش با آشکارسازهای ، مخصوصا در فرایند وتو^[۲۰] اساسی است. عملکرد سوسوزن پلاستیکی رد ذراتی است که توسط حلقه دیده نمی شود یعنی آنها در امتداد محور حلقه تقریباً افقی حرکت می کنند، که برای ذره اولیه بعید، اما بر هم کنش ثانوی در سپر، یا پراکندگی کامپتون در آشکار سازها می تواند در برخی شرایط نتیجه ای این چنین باشد.

شکل(۴-۲) آشکارسازهای HPGe و اجزاء وابسته به آنها.
۴-۲-۵ تجهیزات تحقیقات زیر زمینی
تجهیزات تحقیقات زیر زمینی ()^[۲۱] در معدن قرار گرفته است ( شکل (۴-۳) را ببینید). معدن در ، معدنی است که تا ۵۰ مایل گسترش یافته و عمق آن ۲۳۰۰ فوت است. تجهیزات کنونی در چهاردهمین طبقه در عمق۱۷۰۰ فوت قرار دارد.

شکل (۴-۳) چشم اندازی از چیدمان واپاشی دوبتایی از درب کانکس تریلر.
چیدمان واپاشی دوبتایی و الکترونیک هایش در داخل چادر پلاستیکی اتاق تمیز نصب شد، که هوا درون صافی ها گردش می کرد. اگرچه محیط به عنوان اتاق تمیز عمل نمی کند، لکن دیوار پلاستیکی و تصفیه، الکترونیک ها و ناحیه کلی را عاری از ذرات ریز دیزلی نگه می دارد (که توسط وسایل حمل و نقل معدن ایجاد می شوند). از آنجایی که رطوبت در معدن نزدیک به ٪۱۰۰ است یک دستگاه رطوبت گیر نیز بکار برده می شود. از^[۲۲] جهت جلوگیری از اختلال نوسانات برق در تجهیزات استفاده می شود. می تواند ۵ ساعت برق سیستم را نگه دارد.
سیستم خود پرکننده ای برای آشکارسازهای به چیدمان اجازه می دهدکه به خوبی از دور کنترل شود. دو دوار^[۲۳] نیتروژن مایع ۲۴۰۰ لیتری از یک تانک ۶۰۰ گالونی بزرگ پر می شود. به این ها دوار ذخیره می گویند. هر دوار ذخیره سازی با سوپاپ مغناطیسی مجهز شده است و هر دوار توسط چند راهه به آشکارساز وصل هستند. هر دوار آشکارساز با یک میله آلومینیومی نازک مجهز شده است که بر آن ها سه سنسور دمایی قرار گرفته است. هر دو دوار برای ۶ هفته کارآیی دارد.
خط A DSL از سطح معدن تا دفتر اصلی در خارج از معدن امکان دسترسی اینترنت با باند پهن را برای منطقه آزمایشگاه ایجاد می کند. چندین دوربین در اطراف تجهیزات نصب شده اند تا موارد زیر را مانیتور کند: سطح نیتروژن مایع در دوارها، سطح ولتاژ و عمل پر شدن دوارها. کامپیوتر مرکزی این تصاویر را در هر ۳۰ دقیقه به سایت های اینترنتی خارجی ارسال می کند و سرانجام این کامپیوتر پیغام های هشدار دهنده را ارسال می کند تا به افراد اعلام کند که چه موقع پرشدن دوارها انجام شده، چه موقع منبع تغذیه ضعیف شده و در حال کار است و چه موقع از کار افتاده است (یک کوچک مودم را در طی ارسال پیغام تغذیه
می کند).
۴-۲-۶ الکترونیک
دو بخش اصلی در چیدمان الکترونیکی وجود دارد: یک بخش با هدف اندازه گیری همزمان بین دو آشکارساز و بخش دیگر با هدف غیر همزمان آشکارساز و حلقه .
آنچنان که در شکل (۴-۴) نشان داده شده، سیگنال در یکی از آشکارسازهای تولیدمی شود که اول از میان یک پیش تقویت کننده عبور می کند و سپس به یک تقویت کننده برای شکل دهی و تقویت فرستاده می شود. واحد تقویت کننده دو خروجی دارد. خروجی تک قطبی^[۲۴] به^[۲۵]ADC توسط یک دستگاه تقویت کننده تاخیری در ۷۵/۴ فرستاده می شود. ارتفاع پالس این سیگنال تک قطبی متناسب با انرژی ذخیره شده در آشکارساز است.
خروجی دو قطبی^[۲۶] تقویت کننده، ابتدا به تحلیل گر تک-کانال زمانی^[۲۷] (SCA)فرستاده می شود که ورود سیگنال اصلی را نشان می دهد. این سیگنال به یک تفکیک کننده فرستاده می شود. یکی از خروجی های تفکیک کننده برای شروع شدن مبدل زمان به دامنه ^[۲۸]( TAC) فرستاده می شود. برای آشکارساز ۱، این سیگنال مستقیما فرستاده می شود تا ورودی TAC آغاز به کار کند، اما برای آشکارساز ۲، سیگنال متناظر قبل از اینکه فرستاده شود به داخل یک تاخیر کننده ۱ هدایت می شود قبل از اینکه به “توقف” TAC فرستاده شود. خروجی TAC به ADC فرستاده می شود.
شکل (۴-۴) نمودارنشان دهنده الکترونیک ها برای همرویدادی اولیه بین آشکارسازهای است.
خروجی دیگر تفکیک کننده به واحد منطقی فرستاده می شود که اگر یک سیگنال در هر یک از دو آشکارساز HPGe وجود داشته باشد، یک پالس منطقی ارسال می شود. یک خروجی از دریچه OR، ADC را به راه می اندازد، و اگر سیگنال متناظری در الکترونیک وتو وجود داشته باشد خروجی دیگر به مدار منطقی دیگر می رود که یک سیگنال منطقی تولید می کند.
هدف این اندازه گیری همزمانی آشکار کردن یک سیگنال همزمان با هر دو آشکارساز HPGe می باشد و به مفهوم آشکار کردن در هر دو آشکارساز وتو نمی باشد. خروجی های PMTs که نور سوسوزن از کریستال NaI و سپرهای پلاستیکی را جمع آوری کرده جمع زده می شوند، به تفکیک کننده فرستاده می شوند و در همزمانی با سیگنال ها از آشکارسازهای HPGe عقب می افتد. این خروجی به واحد منطقی ذکر شده فرستاده می شود که یک AND در وتو و در سیگنال های HPGe می باشد. اگر یک سیگنال در هر یک از آشکارساز های HPGe و یک سیگنال در شمارشگرهای وتو وجود داشته باشد، یک خروجی برای شروع TAC وتو فرستاده می شود. توقف یک نسخه تاخیری از سیگنال وتو است و خروجی TAC به ADC فرستاده می شود.
۴-۳ آزمایش NEMO-3 [47،۴۸،۴۹]
در June 2002، آشکارساز NEMO-3 در Frejus Underground Laboratory (France) که در عمق ۴۸۰۰ قرار گرفته بود بهره برداری شد. آشکارساز ساختار استوانه ای داشت و در بردارنده ۲۰ ناحیه (قطاع) همانند بود (شکل (۴-۵) را ببینید). چشمه نازک (۶۰-۳۰)در بردارنده هسته واپاشی کننده دوبتایی و ورقه های مواد طبیعی با مساحت ۲۰ و با وزن بالای ۱۰در آشکارساز قرار گرفته بود. انرژی الکترون ها توسط سوسوزن های پلاستیکی اندازه گیری می شد. میدان مغناطیسی با قدرت ۲۵ موازی با محور استوانه توسط سولونوئید احاطه کننده آشکارساز تولید می شد. میدان مغناطیسی برای تعیین جفت الکترون-پوزیترون استفاده می شد تا چشمه تابش زمینه فرونشانده شود.

شکل (۴-۵) آشکارساز NEMO-3 بدون سپر [۴۸]. ۱)ورق چشمه ۲) سوسوزن پلاستیکی۳) PMT رادیواکتیو کم ۴) tracking chamber
مشخصه های اصلی آشکارساز عبارتند از: تفکیک پذیری انرژی شمارنده های سوسوزن که در فاصله۱۷-۱۴برای الکترون هایی با انرژی ۱ قرار گرفته اند. تفکیک زمانی آن برای الکترون با انرژی ۱، ۲۵۰ است. سطح ناخالصی های رادیواکتیو در مواد ساختاری آشکارساز و سپر فعال، توسط آشکارسازهای HPGeاندازه گیری و بررسی می شوند.
برخی از هسته ها توسط NEMO-3 بررسی شده اند (جدول زیر را ببینید). صفحات مسی و تلریوم طبیعی (غنی نشده) در آشکارساز قرار گرفته اند تا تابش زمینه را اندازه گیری کنند.
جدول (۴-۱) ایزوتوپ های بررسی شده توسط NEMO-3