Modelling and Investigation of Primary Fabrication of Neutron Detector Based on Carbon Nano Particles in a Given Energy Range

Kasani, Hadi (2017) Modelling and Investigation of Primary Fabrication of Neutron Detector Based on Carbon Nano Particles in a Given Energy Range. Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img]
Preview
Text (مدل‌سازی و بررسی ساخت اولیه آشکارساز نوترون بر پایه نانو ذرات کربنی در بازه انرژی داده شده)
Hadi Kasani.pdf

Download (1MB) | Preview
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

This thesis consists of two main parts: the introduction of charged particle detector based on carbon nanoparticles, and the suitable neutron converter for neutron detection. In the first part, a metal-semiconductor-metal device based on carbon nanoparticles has been made by using a hydro-carbonate gas as a carbon source, and a change in electrical characteristics of fabricated devise with beta radiation is established. Following, various structural analyses are applied on fabricated carbon-based semiconductor and the presence of multi-walled nanotubes is observed. Also, the electrical parameters of devise were extracted by using conventional techniques. In the second part of the thesis, a metal-semiconductor-metal devise has been made based on a combination of multi-walled nanotubes with polyethylene and a polyethylene layer is used to change neutron to recoiling proton. Current-voltage and current-time measurements are performed in the presence of neutrons so that the change of electrical characteristics before and after irradiation is observed. The impedance spectroscopy technique is used to estimate the depletion region width so that for the fabricated devise based on the combination of multi-walled nanotubes with polyethylene, when the voltage is large enough, the full depleted condition is observed. Then, the detectable energy range of neutrons with fabricated samples is estimated using the stopping power of protons in different energies. Finally, the fabricated devise based on a combination of multi-walled nanotubes with polyethylene is introduced as a solid-state detector for fast neutron spectroscopy. So, the HDPE/MWCNTs-based MSM detector can be used as a total neutron flux detector with conjunction with a PE converter which has a linear relation between the electrical current and the neutron fluxes.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: مدل‌سازی و بررسی ساخت اولیه آشکارساز نوترون بر پایه نانو ذرات کربنی در بازه انرژی داده شده
Persian Abstract: چكيده: این پایان‌نامه شامل دو بخش اصلی است: معرفی آشکارساز ذرات باردار بر پایه نانو ذرات کربنی و استفاده از مبدل نوترونی مناسب برای آشکارسازی نوترون. در بخش اول، قطعه فلز-نیم‌رسانا-فلز بر پایه نانو ذرات کربنی با استفاده از منبع کربنی گازی ساخته شده و حساس بودن مشخصات الکتریکی آن در برابر تابش پرتو بتا، به اثبات رسیده است. در ادامه، آنالیزهای مختلف ساختارشناسی بر روی نیم‌رسانای رشد یافته بین دو الکترود صورت گرفته و حضور نانو لوله‌های چند دیواره در آن مشاهده شده است. همچنین پارامترهای الکتریکی قطعه ساخته شده با استفاده از تکنیک‌های رایج بدست آمد. در بخش دوم پایان‌نامه قطعه فلز-نیم‌رسانا-فلز بر پایه ترکیب پلی‌اتیلن با نانو لوله‌های چند دیواره ساخته شده و از لایه پلی‌اتیلن برای تبدیل نوترون به پروتون پس‌زن استفاده شده است. اندازه‌گیری‌های جریان-ولتاژ و جریان-زمان در حضور نوترون انجام پذیرفته است، بطوریکه تغییر مشخصات الکتریکی قبل و بعد از تابش نوترون مشهود بود. همچنین از تکنیک طیف‌سنجی امپدانس به منظور تخمین ضخامت ناحیه تهی‌گاه استفاده شد و برای قطعه ساخته شده در منبع پلی‌اتیلنی و در ولتاژهای به اندازه کافی بزرگ بین دو الکترود شرایط ناحیه تهی‌گاه کامل، مشاهده شده است. در ادامه با استفاده از منحنی برد پروتون در انرژی‌های مختلف برای ترکیب‌های مختلف پلی‌اتیلن با نانو لوله‌های چند دیواره بازه انرژی قابل آشکارسازی در دو نمونه ساخته شده بطور تخمینی بدست آمده است. در نهایت قطعه ساخته شده بر پایه ترکیب پلی‌اتیلن با نانو لوله‌های چند دیواره در این پایان‌نامه به عنوان یک آشکارساز حالت جامدی برای مقاصد طیف‌سنجی نوترون‌های سریع معرفی شده است. در نهایت با استفاده از تغییر شار نوترون فرودی به آشکارساز معادله‌ای برای تعیین کل شار چشمه مجهول بدست آوردیم.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Khodabakhsh, RasoulUNSPECIFIED
Taghi Ahmadi, MohammadUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Rezayi Ochbelagh, DariushUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Date Deposited: 01 Oct 2018 15:23
Last Modified: 01 Oct 2018 15:23
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/221

Actions (login required)

View Item View Item