About DoKS      NL  |  EN Search:
  Starts with (bv. psycholog*)    Exact wordgroup (bv. "Visual Basic")
 
Home
Administration
Authors
Departments
Help
Years
 


1.062 theses on-line.
Most popular theses:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
   
 More... 



Open Archives Initiative
Home

Quality check on GEM foils and setup and work procedure optimization of a Germanium detector for NORM nuclides

2012
VAN DYCK, Sarah
Master in de industriŽle wetenschappen: Nucleaire Technologie

Trefwoorden:

Abstract :
Abstract Engels)

The main component of GEM detector is a GEM foil which is a 50 Ķm Kapton polymer foil that is coated with a 5 Ķm copper layer. The foil is perforated in a regular pattern (50 a 100 holes/mm≤) and each hole functions as a proportional counter. When an ionizing particle crosses the foil, an electron ion pair is created. The electron then drifts towards the holes in which it is multiplied and a detectable signal is formed. GEM detectors are often used as tracking detectors. GEM experiments are performed to investigate if it is possible to determine the quality of a foil by visual inspection and by a VA (volt-ampere) quality check. This turned out to be both possible, but the VA quality check could induce more damages, and thereby decrease the quality of the foil. Another goal of the GEM experiments is to check, if it is possible to repair a broken foil with one of the following techniques: cleaning, hole enlargement, removing the copper with FeCl3 or cutting the broken area away. Cleaning gave slightly positive results, but is discouraged because the foil can get damaged during cleaning. The option which uses FeCl3 needs further investigation and the other two options caused more damage instead of repairing the foil. After these experiments it is encouraged to buy a new foil instead of trying to repair an old one.
The germanium detector is a solid state detector. The setup of germanium detector used in the experimental measurements consists of parts which are not in use such as the detector itself, the iSPEC (a portable multichannel analyzer), a laptop, the high voltage NIM module (Nuclear Instrument Module) and the NIM box. The iSPEC has a wireless connection with a laptop which records the spectrum. This spectrum is further converted so that it can be used by the GENIE-2000 spectrum analysis software. The time for this conversion is minimalized. The first experiment confirmed that the used Wilkinson MDA (part of the iSPEC) has an excellent linearity. In the second experiment the efficiency ratio between the effective calculated efficiency and the efficiency calculated by the software is determined. An efficiency ratio of 99% is found which means that the software can be used without any correction to calculate the efficiency for spectrum analysis for a certain sample. With the third experiment the influence of density and sample composition are studied. The density influences the efficiency of a sample a lot since a high density causes a lower efficiency. Unlike the sample composition which does not affect the efficiency much. In a final experiment the spectra of NORM samples are recorded with this germanium detector setup. The activity concentration index of three tiles and two natural stones is determined. The natural stones were more active than the tiles, but all these materials can be used as bulk materials without any restrictions. The minimum detectable activity (MDA) is determined from the background. Some activities were lower than the MDA, this is because the safety margin is probably chosen to large. A further optimization of the setup could be provided by a lead castle around de detector and this would decrease the MDA of this setup.

Abstract (Nederlands)

Een GEM (Gas Elektron Multiplier) detector wordt gebruikt om een ioniserend deeltje te lokaliseren. Het belangrijkste onderdeel van een GEM detector is een GEM folie, die bestaat uit 50 Ķm Kapton laag waar aan twee zijden een 5Ķm laagje koper is op aangebracht. Deze folie is volgens een bepaald patroon geperforeerd (50 ŗ 100 gaten/mm≤) waarbij elk gat werkt als een proportionele versterker. Als een ioniserend deeltje door de detector gaat zal een elektron-ion paar gevormd worden in het gas. Het gevormde elektron zal naar de gaten drijven waar het versterkt wordt tot een detecteerbaar signaal. Het doel van de experimenten is om de kwaliteit van een GEM folie te bepalen via de volt-ampŤre (VA) methode en door een visuele inspectie. Via beide methoden kan de kwaliteit vastgesteld worden. De VA-methode wordt echter afgeraden omdat die schade aan de folie kan veroorzaken. Daarnaast is ook geprobeerd om een kapotte folie te repareren via volgende technieken; folie schoonmaken, kapotte gaten vergroten, het kapotte deel wegsnijden of koperlaag verwijderen met FeCl3. De vergroting van de gaten en de folieverwijdering reduceren de kwaliteit nog verder. Het koper verwijderen met FeCl3 dient verder onderzocht te worden alvorens een conclusie te trekken. Het schoonmaken van de folie optimaliseerde de kwaliteit een beetje, maar de kans op permanente schade wordt hierdoor verhoogd. Na deze experimenten wordt aangeraden om een nieuwe folie te kopen in plaats van de oude te repareren en om enkel een VA kwaliteitscontrole uit te voeren wanneer dit echt nodig is.
Germanium detectoren
Een germaniumdetector is samen met in onbruik geraakte onderdelen zoals de iSPEC (draagbare MCA), NIM ( Nucleaire Instrument Module) box, een hoogspanning NIM module en laptop op elkaar afgesteld en gebruiksklaar gemaakt voor spectrumanalyse. Eerst is de werkprocedure geoptimaliseerd door conversietijd van het opgenomen spectrum, op de laptop, naar GENIE-software te minimaliseren. Als eerste experiment wordt de goede lineariteit van de Wilkinson ADC via een opgenomen spectrum bevestigd. In het volgende experiment is de efficiŽntieverhouding tussen de software en de werkelijke opstelling bepaald; deze bedroeg 99%. Dit betekent dat de software zonder enige correctie gebruikt kan worden om de efficiŽntiecurve van een staal in een bepaalde opstelling te bepalen. In een derde experiment is de invloed van de samenstelling en de dichtheid van een staal op de efficiŽntiecurve bepaald. De efficiŽntie bleek in mindere mate afhankelijk van de samenstelling en vooral afhankelijk van de dichtheid. Een grotere dichtheid zorgt namelijk voor een kleinere detectie-efficiŽntie. Ten slotte zijn ook de spectra van een aantal NORM-stalen (2 natuurstenen en 3 tegels) geanalyseerd. De natuurstenen blijken meer actief dan de tegels, maar alle materialen mogen in grote hoeveelheden gebruikt worden. Sommige activiteiten lager waren dan de minimaal detecteerbare activiteit, dit komt doordat de veiligheidsmarge waarschijnlijk te groot gekozen is. Een verdere optimalisatie zou kunnen gebeuren door een loodkasteel rond de detector en het staal te plaatsen, zodat de achtergrond wordt gereduceerd en een nog lagere activiteit meetbaar wordt.


Full text:
File Size Type Checksum
200800044_12.pdf 4 MB Adobe PDF MD5

Dit eindwerk werd 1698 keer bekeken en 3 keer gedownload.
Translate to English (Google translate)
 

Details

show ETD - Dublin Core

If you want to cite this thesis in your own thesis, paper, or report, use this format (APA):

VAN DYCK, S. (2012). Quality check on GEM foils and setup and work procedure optimization of a Germanium detector for NORM nuclides. Unpublished thesis, Xios, TIW.
Retrieved from http://doksxios.pxl.be/doks/do/record/Get?dispatch=view&recordId=Sxhl8ae680b43c26317b013c951699520204.




©2004-2005 - XIOS Hogeschool Limburg - webmaster - Contact