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<dc:title>Optimización de una línea de espectrometría neutrónica de transmisión aplicada a ciencia de materiales para el acelerador lineal del CAB </dc:title>
<dc:title_english>Optimization of a neutron transmission beamline applied to materials science for the CAB linear accelerator.
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<dc:creator>Ramírez, Sandra N.</dc:creator>
<dc:subject>Ingeniería nuclear</dc:subject>
<dc:subject>Física nuclear</dc:subject>
<dc:subject>Linear accelerators</dc:subject>
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<dc:subject>Método de Monte Carlo</dc:subject>
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<dc:subject>Neutron transmission</dc:subject>
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<dc:subject>Óptica neutrónica</dc:subject>
<dc:subject>Simulaciones de Monte Carlo</dc:subject>
<dc:description>El Laboratorio de Neutrones y Reactores (NYR) del Centro Atómico Bariloche cuenta con un acelerador lineal de electrones (LINAC) que es utilizado
como una fuente pulsada de neutrones. Dos haces extraídos de dicha fuente
permiten realizar experimentos de transmisión y dispersión de neutrones, con la
finalidad de estudiar propiedades estructurales y dinámicas de la materia.
En los experimentos de transmisión, un haz colimado de neutrones incide
sobre una muestra, y un detector es colocado detrás de la misma. La
comparación de los espectros de neutrones incidentes y transmitidos permite
inferir importante información acerca de las características microestructurales del
material. Esta técnica experimental ha sido muy utilizada para determinar
secciones eficaces, parámetros de la red cristalina, frecuencias de vibración de
los átomos, o el estado de tensiones de un material.
En el laboratorio NYR tradicionalmente se han estudiado muestras
cilíndricas de una pulgada de diámetro; pero existe hoy gran interés en realizar
estudios sistemáticos sobre muestras más pequeñas y de geometrías diferentes;
en particular láminas y probetas de ensayos de tracción. En estos casos, la
posibilidad de reducir la sección transversal y aumentar la intensidad del haz
incidente impacta directamente en una reducción de los tiempos de medición
involucrados. Así, el laboratorio ha considerado la posibilidad de incorporar una
guía de neutrones a la línea de transmisión existente.
Por lo expresado anteriormente, el objeto específico de este trabajo
consistió en la optimización de los componentes de la óptica neutrónica del tubo
de vuelo de transmisión, a fin de contribuir con una mejora en la línea existente,
como también aportar un criterio en la elección de la guía de neutrones a adquirir.
En particular, se pretendió maximizar el flujo de neutrones sobre muestras de
dichas geometrías y conformar la divergencia del haz incidente en las mismas.
Para ello fue necesario conocer la óptica neutrónica del instrumento, es decir las
características del haz: tamaño y divergencia del mismo en cualquier punto del
instrumento. A fin de determinar dichas características se elaboró y validó
experimentalmente un modelo de Montecarlo de la línea de transmisión utilizando
el software McStas. Para la validación experimental se determinó la variación
espacial de la intensidad del flujo neutrónico en la posición de la muestra.
Como resultado de estos estudios, se propone un diseño para la línea de
transmisión basado en una combinación de diafragmas, colimadores y guías de
neutrones que permitirían reducir en casi un orden de magnitud los tiempos de
medición.</dc:description>
<dc:description_english>The Neutrons and Reactors Laboratory (NYR) of CAB (Centro Atómico
Bariloche) is equipped with a linear electron accelerator (LINAC – Linear particle
accelerator). This LINAC is used as a neutron source from which two beams are
extracted to perform neutron transmission and dispersion experiments. Through
these experiments, structural and dynamic properties of materials can be studied.
The neutron transmission experiments consist in a collimated neutron beam
which interacts with a sample and a detector behind the sample. Important
information about the microstructural characteristics of the material can be
obtained from the comparison between neutron spectra before and after the
interaction with the sample. This experimental technique has been extensively
used to determine cross sections, lattice parameters of a crystalline solid, vibration
frequencies of atoms or the strain field of a material.
In the NYR Laboratory, cylindrical samples of one inch of diameter have
been traditionally studied. Nonetheless, there is a great motivation for doing
systematic research on smaller and with different geometries samples; particularly
sheets and samples for tensile tests. In such cases, a reduction of the spot size of
the beam and an increase of its intensity would have a direct impact on minimizing
measurement times. Hence, in the NYR Laboratory it has been considered the
possibility of incorporating a neutron guide into the existent transmission line.
According to all mentioned above, the main objective of this work consisted
in the optimization of the flight transmission tube optics of neutrons. This
optimization not only improved the existent line but also contributed to an election
criterion for the neutron guide acquisition. The optimization was directed towards
maximize the neutron flux on samples of mentioned geometries and to form the
divergence of the incident beam upon them. It was then necessary to study the
instrument neutron optics, i.e. the characteristics of the beam such as its size and
divergence at any point of the instrument. For this reason, a Montecarlo model of
the transmission line was elaborated using McStas software and then
experimentally validated. For the experimental validation, the spatial distribution of
neutron flux intensity at the sample position was determined.
As a result of these studies, it is proposed a design for the transmission line
based on a combination of diaphragms, collimators and neutrons guides which
would allow to reduce about one order of magnitude the times required for the
measurements.</dc:description_english>
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<dc:identifier>Ramírez, Sandra N. (2010) Optimización de una línea de espectrometría neutrónica de transmisión aplicada a ciencia de materiales para el acelerador lineal del CAB / Optimization of a neutron transmission beamline applied to materials science for the CAB linear accelerator. Maestría en Ingeniería, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.</dc:identifier>
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