4/07/2008 Consiglio di Sezione 1

Radiografia muonica*

• Introduzione

• Attività svolta e risultati acquisiti

Dimostratore a Legnaro

Metodi di analisi

Risultati

• Nuovi progetti

• Costruzione nuovo rivelatore

• Richieste alla sezione

*“Non sigla” ma da “recepire” da INFN

Partecipanti: M.Benettoni, E Borsato, P. Checchia, E. Conti, F. Gonella, F. Montecassiano, G. Nebbia, M. Pegoraro, S. Pesente, S. Vanini, G. Viesti, G.Zumerle

4/07/2008 Consiglio di Sezione 2

Introduzione

0

6.13

X

x

pc

MeV

I muoni cosmici (1/sec/strad) attraversando del materiale

• perdono Energia

• subiscono una deviazione (diffusione multipla Coulombiana)

La deviazione è circa Gaussiana con media 0 e dev. quadr. media

Materiale denso: > assorbimento, >deviazione

Possibile determinare la quantità (la lungh. di rad.) del materiale attraversato

1. Dalla percentuale di µ assorbiti (attenuazione del flusso)

2. Dalla misura dell’angolo di diffusione

4/07/2008 Consiglio di Sezione 3

Introduzione

Diffusione: tecnica proposta da un gruppo di Los Alamos per il controllo di materiali ad alto Z (contrabbando di materiale fissile)

Necessita di rivelatori di traccia di grande superfice e di buona risoluzione angolare (~ 10 mrad)

tempi ridotti di acquisizione dati (~5-10 min)

4/07/2008 Consiglio di Sezione 4

Vantaggi - Svantaggi rispetto alle tecniche basate sulla attenuazione del flusso

• Vantaggi– “Ogni” muone fornisce informazione

sulla densità del materiale– L’informazione è potenzialmente

tridimensionale

• Svantaggi– L’informazione contenuta

nell’angolo di scattering non è di tipo deterministico ma stocastico

– L’angolo di scattering dipende anche dal momento del muone, a priori sconosciuto

22

scat L

pC

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Dimostratore a Legnaro*

Utilizzate le camere ( e i SL) spare di CMS

3m x 2.4m ≈ 7 m2 area attiva

≈ 1 mrad in Φ (2 SuperLayers, con braccio di leva)

≈ 10 mrad in Θ (1 SL)

Risoluzione:

2 camere

2 SL per la valutazione del momento

* Fondi da Progetto di Ateneo U.P.

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Metodi di analisi

• Il metodo più semplice: Single Scattering Approximation (SSA)

• Fallisce in presenza di centri di scattering sovrapposti. Serve un algoritmo più complesso

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Risultati

Piombo “in camicia”

4/07/2008 Consiglio di Sezione 8

Risultati

Blocchetti (Fe,Pb) ad altezze diverse

Blocchetti di vari materiali

4/07/2008 Consiglio di Sezione 9

Risultati

Contributi da Brescia (simulazione e analisi) e Genova (metodi analisi tomografica)

Presentazioni a 4 conferenze internazionali

Abstract inviato ad IEEE 2009

Lavoro NIM in via di preparazione

4/07/2008 Consiglio di Sezione 10

Nuovi Progetti I

ESPRESSIONE DI INTERESSE PER LA PARTECIPAZIONE AL PROGETTO SLIMPortINDUSTRIA 2015 Bando Mobilità Sostenibile

WP900.10.60 Muon Tomography Development 32 0Task.900.10.10.10 Definition of Requirements 1,0

Task.900.10.10.20 Lab test protocol definition 1,0

Task.900.10.10.30 SW development 12,0

Task.900.10.10.40 Lab tests 9,0

Task.900.10.10.50 Design of a field system 8,0

Task.900.10.10.60 Evaluation of results 1,0

Scadenza presentazione progetto: 15 settembre

Solo attività di laboratorio e calcoli

m.u*

* Previsto assegno di ricerca =>29 mu

4/07/2008 Consiglio di Sezione 11

Nuovi Progetti II

Proposal Acronym

Mu-SteelProposal full title

Cosmic-ray Muons scanner to detect hidden nuclear substances

List of participants[1]:Participant no. * Participant organisation name Country

1 TG (Coordinator) Tecnogamma SpA* IT

2 DEI University of Padova – Dept. of Information Eng.

IT

4 INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare IT

5 AFV AFV Acciaierie Beltrame SpA IT

6 DUF Duferco B

*Industria alta tecnologia di Badoere (TV)

Scadenza presentazione progetto alla UE: 15 settembre

Eventuale data inizio (dopo approvazione) 6-09

Nuovi Progetti II

Individuazioni “sorgenti orfane”

in camion di materiale ferroso destinato alle fonderie

Risultati simulazione con 5 min di presa dati

(senza ottimizzazione)

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Cella di deriva CMS Possibile cella alternativa

Nuovo rivelatore

Nota Bene: impossibile (ed inutile) pensare di produrre camere complesse come quelle di CMS

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Nuovo rivelatore

Esempio di una nuova “camera” per dimostratore operativo:

• 3 punti per traccia per “piano” …….

• 2 piani

• 2 coordinate= 12 “strati”

• 4x4 m2 640 celle da 4 m

< 4 m >

~.78 m

Possibile produrne una

se passa il progetto

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Richieste

Programma preliminare (entro eventuale partenza progetto):

•Produrre un piccolo numero di celle (5-10) di dimensioni ridotte (1-2 m)

•Testarne il funzionamento e le caratteristiche

Richieste Servizi:

Progetto meccanico (Ing.) 3 m.u.

Ufficio tecnico 4 m.u.

Officina Meccanica 4 m.u.

Progettazione-realizzazione schede elettroniche (distribuzione H.T. ecc.) 6 m.u.

Tecniche alternative attualmente allo studio:

• liquid scintillators and pulse shape discrimination (Oak Ridge National Laboratory, USA ) tecnica passiva - rivelatori in contatto con il materiale nucleare – 4-8 kg di HEU – 10-2 cps• plastic scintillators, total coverage of the container (Scientific Development Branch, Home Office, UK ) tecnica passiva – rivelatori in contatto con tutto il container – 1-2 kg di HEU – tempo di misura 1 h (simulazione MC)• Pulsed DD neutron generator (Idaho National Laboratory, USA) tecnica attiva neutroni da 2.5 MeV – rivelatori a < 1 m dal materiale nucleare – 8 kg di HEU – 10-2 cps• DT neutron generator (Idaho National Laboratory, USA) tecnica attiva neutroni da 14 MeV – generatore e rivelatori in contatto con il materiale nucleare – 2.2 kg di HEU – tempo di misura 10 min.• pulsed photonuclear inspection system (Idaho National Laboratory, USA) tecnica attiva – acceleratore di elettroni da 10 MeV – rivelatori a contatto con il materiale nucleare – 20 kg di HEU – tempo di misura 2 min. (fallito con shield di polietilene)• transmission radiography of mono-energetic gamma rays (Massachusetts Institute of Technology and Raytheon Integrated Defense Systems, USA) tecnica attiva – 6x109 gamma/s/sr a 4.4 e 15.1 MeV – 100 cm3 di HEU – tempo stimato di misura < 1 min. (simulazione MC)