Desarrollos en técnicas neutrónicas aplicadas al estudio de la materia condensada
En este trabajo de tesis se presentan herramientas experimentales y numéricas orientadas a establecer y mejorar diferentes técnicas neutrónicas. Los desarrollos tienen la finalidad de realizar una adecuada interpretación de los datos experimentales obtenidos con distintas técnicas. Estas herramie...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2009
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/223/1/1Rodr%C3%ADguez_Palomino.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En este trabajo de tesis se presentan herramientas experimentales y numéricas
orientadas a establecer y mejorar diferentes técnicas neutrónicas.
Los desarrollos tienen la finalidad de realizar una adecuada interpretación
de los datos experimentales obtenidos con distintas técnicas. Estas herramientas
han sido validadas con una gran cantidad de datos experimentales
obtenidos en el Institut Laue Langevin (ILL, Grenoble-Francia) y los
recientemente obtenidos en nuestro laboratorio en experimentos de Dispersión
Inelástica Profunda de Neutrones (DINS), también conocida como eVS
(electron Volt Spectroscopy). En forma paralela también se han desarrollado
una serie de trabajos experimentales orientados a la construcción, optimización
y caracterización del espectrómetro recientemente implementado en el
laboratorio de Neutrones y Reactores del Centro Atómico Bariloche. Este espectrómetro
se ha constituido en la primera instalación de su clase en América
Latina y la segunda operativa en el mundo después de la instalación
ISIS ubicada en el Rutherford Appleton Laboratory (Inglaterra).
En los dos primeros capítulos se hace una descripción relacionada con la
teoría de scattering de neutrones. En el primero se presenta el formalismo
físico involucrado en el proceso de interacción entre el neutrón y el sistema
dispersor. En el segundo se muestra el desarrollo matemático relacionado
con el problema del scattering múltiple. Aquí se obtienen las expresiones
involucradas en el scattering simple,múltiple y atenuación que sufre el neutrón
en la muestra.
En el tercer capítulo se validan las herramientas numéricas de corrección
aplicadas a experimentos de transmisión de neutrones realizados en
el ILL. Aquí se analizan una gran variedad de muestras y se propone un
procedimiento de corrección dependiendo del tipo de muestra a estudiar
(coherente o incoherente). Estas correcciones resultan ser las más adecuadas,
cubriendo de esta manera las deficiencias encontradas en los modelos
tradicionalmente empleados en este tipo de experimentos.
En el capítulo cuatro se hace una descripción del formalismo matemático
empleado en la interpretación de la técnica DINS, orientado a describir
la intensidad de absorción en función del tiempo de vuelo. Este es un
formalismo exacto que reemplaza al formalismo de convolución (utilizado
habitualmente en este tipo de experimentos) que es de carácter aproximado
e introduce imprecisiones.
El capítulo cinco se refiere a la optimización del espectrómetro de DINS
puesto en operación. Aquí los trabajos estuvieron orientados a realizar una
serie de estudios con la finalidad demejorar la relación señal-ruido registrada
por los detectores. En esta línea de trabajo, se lograron diseñar e implementar
una serie de blindajes con la finalidad de adaptar el espectrómetro a
las condiciones de operación del acelerador lineal LINAC y a su campo de
radiación generado en cada pulso.
Los capítulos seis y siete, están orientados a la caracterización del espectrómetro
y a la medición de una serie de muestras de interés en el campo de
la ciencia básica y aplicada. La caracterización consistió en determinar experimentalmente
el espectro incidente, la calibración de las distancias de vuelo
y la eficiencia del banco. En esta etapa, las herramientas numéricas desarrolladas
jugaron un rol preponderante en la determinación de las condiciones
óptimas para realizar los experimentos (tamaño de las muestras a medir,
tipo de filtro empleado, etc.). Luego de la caracterización, se realizaron experimentos
en mezclas de agua liviana y pesada a distintas concentraciones
de deuterio. Los resultados obtenidos luego de una adecuada corrección de
los datos experimentales, permitieron determinar la sección eficaz de scattering
del hidrógeno, deuterio y oxígeno empleando esta técnica neutrónica.
En el capítulo ocho se aborda lo relacionado con la implementación y
caracterización de un sistema criogénico destinado a realizar experimentos
de transmisión de neutrones en un rango de temperaturas que van desde la
ambiente (300 K) hasta temperaturas criogénicas (20 K). Durante la caracterización
se realizaron mediciones en muestras de interés dentro del campo
de las fuentes frías de neutrones. Éstas fueron lasmoléculas aromáticas:mesitileno,
tolueno y mezclas mesitileno-tolueno.
El capítulo nueve está relacionado con las perspectivas y aplicaciones futuras
empleando el nuevo espectrómetro. Aquí se realizaron estudios preliminares
con la finalidad de optimizar la producción neutrónica por parte
del acelerador, estos estuvieron orientados a investigar nuevos materiales
candidatos a ser empleados como blancos de neutrones. De la misma forma,
se plantea la expresión analítica para determinar experimentalmente la
distribución de impulsos de los distintos átomos presentes en la muestra de
interés. En lo que respecta a las aplicaciones futuras se examina la posibilidad
de extender el campo de acción de esta técnica para ser empleado en
espectroscopía de masas no destructiva.
Finalmente en el capítulo diez se describen las conclusiones generales
del presente trabajo de tesis. |
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