Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Study ofMDT response to neutrons andpossible ageing effects
Do we really need to worry about neutrons?Do we really need to worry about neutrons?
If so, then we have run some tests with realneutronsIf so, then we have run some tests with realneutrons
Where can we find proper  neutron beam sources?Where can we find proper  neutron beam sources?
Detailed description of the beam facilitiesDetailed description of the beam facilities
Conclusion ProposalConclusion Proposal
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Are neutrons worth to bother?
Highly ionizing neutrons can produce charge,much larger compared with that of muonHighly ionizing neutrons can produce charge,much larger compared with that of muon
electronics recovery time?electronics recovery time?
 detector’s lifetime? detector’s lifetime?
 Triggers induced by background neutrons? Triggers induced by background neutrons?
 Neutron interactions with detector wall materials? Neutron interactions with detector wall materials?
Ageing effects?Ageing effects?
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
So, what we really have  toknow…
expected neutron background ratesexpected neutron background rates
sensitivity  of all muon detectorcomponents, as function of particleenergy(lack of experimental data)sensitivity  of all muon detectorcomponents, as function of particleenergy(lack of experimental data)
neutron cross sections (gas mix.-materials..)neutron cross sections (gas mix.-materials..)
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Need for proper neutron beamfacility.Probably available:
 NCSR Tandem(Van de Graaf 5.5MV) accelerator. NCSR Tandem(Van de Graaf 5.5MV) accelerator.
info: neutron energy up to 27MeVinfo: neutron energy up to 27MeV
site Demokritos Institute, Athens-Greecesite Demokritos Institute, Athens-Greece
(already running !!)(already running !!)
  
 n_TOF facility (PS213 experiment, CERN)
info: spallation neutron source with energy range
from thermal to GeV
site: TOF facility, CERN-Geneva Switzerland
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
TANDEM T11/25 H.V.E.C 5.5MV
    Demokritos TANDEMaccelerator
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
TANDEM key features
Van de Graaf typeVan de Graaf type
5.5MV acceleration voltage5.5MV acceleration voltage
Deuteron beam path analyzer magnet       beamchopper        switching magnet        Ta collimator(2r=5mm)         gas cellDeuteron beam path analyzer magnet       beamchopper        switching magnet        Ta collimator(2r=5mm)         gas cell
Gas cell dimensions length  (3.7-5.7cm)Gas cell dimensions length  (3.7-5.7cm)
      (stainless steel)               ext.diameter (1cm)      (stainless steel)               ext.diameter (1cm)
                                              wall thickness (0.2mm)                                              wall thickness (0.2mm)
Gas cell entrance window Mo/Ti foil(5/2.5mg/cm2)Gas cell entrance window Mo/Ti foil(5/2.5mg/cm2)
Pressure atmPressure atm
Beam stop Pt 0.9 mm foilBeam stop Pt 0.9 mm foil
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
The neutron production cellassembly
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Properties of some (d,n) reactions
  Reaction
D(d,n)3He
D(3H,n)4He
7Li(p,n)7Be
12C(d,n)13N
14N(d,n)15O
7Li(d,n)8Be
Q Value(MeV)
3,265 ± 0,018
17,578
-1,882 ± 0,002
-0,281 ± 0,003
5,1
15,0
En0 for
Ed=0 (MeV)
2,45                 (NCSR)
14,1                 (NCSR)
0,12*
4,8
13,3
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
d+dtotal reaction cross section as a function of incident deuteronenergy
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
d+ttotal reaction cross section as a function of incident deuteronenergy
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
d+dneutron energy angular distribution
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
d+3Hneutron energy angular distribution
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
General layout of the PS213 experiment
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
N_TOF facility-CERN
Neutron beam lineNeutron beam line
Pb target
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
n_TOF : Basic Parameters
Proton beamProton beam
Proton beam momentum 20GeV/cProton beam momentum 20GeV/c
Intensity x 1012 p/pulse (dedicated) or 1012 p/pulse (parasitic)Intensity x 1012 p/pulse (dedicated) or 1012 p/pulse (parasitic)
Repetition frequency pulse/2.4secRepetition frequency pulse/2.4sec
Spallation moduleSpallation module
Material LeadMaterial Lead
X,Y,Z dimensions 80 80 60 (cm3)X,Y,Z dimensions 80 80 60 (cm3)
TOF tubeTOF tube
Total length 199.607m (mostly stainless steel)Total length 199.607m (mostly stainless steel)
Internal diameter [80 – 40] cmInternal diameter [80 – 40] cm
Two collimators used for beam modificationTwo collimators used for beam modification
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Energy distribution of the neutrons at the exit of the Pb target(black)  and the sample position of the EAR (red)
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Beam profile
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Neutron flux (EAR-1),using differentexperimental techniques
10-2
1
102
104
106
108
En(eV)
Christos Lamboudis                                        HEP 17-20 April. Athens
Conclusions
 Need for more experimental data Need for more experimental data
 TANDEM irradiation test (real time…),waiting for results! TANDEM irradiation test (real time…),waiting for results!
 n_TOF test n_TOF test
In beam irradiationIn beam irradiation
2nd collimator area2nd collimator area