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Projekt
Detektorentwicklung; Detektoren maßgeschneidert für verschiedene Anwendungen der CRNS-Methode
Antragsteller
Professor Dr. Ulrich Schmidt
Fachliche Zuordnung
Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 357874777
In der ersten Phase von Cosmic-Sense entwickelten wir mehrere Detektorsysteme, bei denen borbeschichte Proportionalzählrohre eingesetzt wurden. Unsere Strategie beruhte dabei auf drei Säulen: untergrundarme Zählrohre, Untergrundunterdrückung in der analogen Eingangselektronik und ein geeignetes Datenaufnahmesystem. Nach ersten Funktionstests entwickelten wir zwei stationäre Detektorsysteme und einen modularen großflächigen Detektor für mobile Anwendungen. In den Zählrohren kam eine auf hochreiner Kupferfolie gesputterte Borkarbidschicht zum Einsatz in Kombination mit einer Niederdruck-Argon-C02-Gasfüllung. Unsere Eingangselektronik mit zwei Signalwegen zur Plushöhen- und Pulsbreitenbestimmung erlaubt es alle Signale, die von der Pulscharakteristik der Neutronenkonversionsprodukte abweichen, auszufiltern um untergrundarm zu messen. Das Open-Source Open-Hardware Datenverarbeitungssystem ergänzt die Datenaufnahmeeinheit und erlaubt selbstständige Messoperationen im Gelände in Verbindung mit Telemetrie. Bei der ersten Generation von Zählrohren führte die Bildung von Borsäure im Innern der Zählrohre zu einer Degradierung der Pulsspektren und damit einer Verringerung der Zählrate. Längere Versuchsreihen zeigten dann einen Zusammenhang mit Ausgasprodukten der Gummidichtringe. Das Ersetzen dieser durch Metalldichtungen konnte das Degradierungsproblem beheben.Ein Ziel in der zweiten Phase ist die Qualität und Qualitätssicherung des vorhandenen Detektorsystems zu verbessern und für spezielle Anwendungen maßgeschneiderte Detektoren zu entwickeln. Der erste Punkt betrifft vor allem das Signal-zu-Rausch-Verhältnis und die Stabilität des Gesamtsystems gegenüber Umwelteinflüssen. Designverbesserungen wollen wir durch Einbeziehung der Erkenntnisse aus dem Research Modul (RM) „Neutron Simulation“ erreichen und dabei die Abschirmung gegen thermische Neutronen verbessern. Zusätzlich wollen wir ein neuronales Netzwerk einsetzen um Neutronenereignisse effizienter anhand ihrer Plushöhen- und Pluslängenmesswerte vom Untergrund separieren zu können. Derzeit können CRN-Detektoren nicht unabhängig eingesetzt werden, da die Höhenstrahlungskorrektur die Anbindung an eine globale Echtzeitreferenzdatenbank verlangt. Wir planen daher die Integration eines Myondetektors in unser Detektorsystem als Monitor für die einkommende Höhenstrahlung um diese unabhängig vom Neutronensignal direkt zu bestimmen. In Zusammenarbeit mit RM “Roving & Airborne” und RM “Smart Coverage” planen wir Detektoren zu entwickeln, die zusätzliche Informationen über das Neutronenspektrum geben um daraus die Feuchteverteilung innerhalb des Sensitivitätsbereichs herleiten zu können. Ein weiter wichtiger Schritt für Messungen mit unbemannten Luftfahrzeugen wird die Entwicklung von besonders leichten Detektoren sein. Eine solche luftgestützte Messung kann den Messbereich auf die Kilometerskala erweitern und dabei den Einfluss lokaler Effekte stark reduzieren.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
