Construction of a particle detection system for its application in the teaching of particle physics
DOI:
https://doi.org/10.55767/2451.6007.v34.n2.39484Keywords:
Plastic scintillator bar, SiPMAbstract
This article presents a detailed description for the construction of a basic particle detection system. The construction could be easily replicated in different universities or high school institutions. Furthermore, it is presented a comparison between two designs of particle detection systems using plastic scintillator as particle detection material. The first particle detection system consisted of a plastic scintillator bar with 6x6 mm2 silicon photomultipliers. The second system consisted of a plastic scintillator bar with one 3x3 mm2 silicon photomultiplier, and a wavelength shifter fiber within the scintillator bar. The comparison between both systems favors the second design option, which have a better particle detection efficiency. The methodology presented in this article can be applied on the teaching of particle physics.
References
Adams, C., Alrashed, M., An, R., Anthony, J., Asaadi, J., Ashkenazi, A., ... & Thomson, M. (2019). Design and construction of the MicroBooNE Cosmic Ray Tagger system. Journal of instrumentation, 14(04), P04004. doi: 10.1088/1748-0221/14/04/P04004
Aliaga, L., Bagby, L., Baldin, B., Baumbaugh, A., Bodek, A., Bradford, R., ... & Ziemer, B. P. (2014). Design, calibration, and performance of the MINERvA detector. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 743, 130-159. doi: 10.1016/j.nima.2013.12.053
ELJEN Technology. (2021). General Purpose EJ-200, EJ-204, EJ-208, EJ-212. Recuperado de https://eljentechnology.com/products/plastic-scintillators/ej-200-ej-204-ej-208-ej-212
ELJEN Technology. (2021). Optical Cement EJ-500. Recuperado de https://eljentechnology.com/products/accessories/ej-500
ELJEN Technology. (2021). Reflective Paint J-510. Recuperado de https://eljentechnology.com/products/accessories/ej-510
Yang, H., Cao, D., Qian, Z., Zhu, X., Loh, C., Huang, A., ... & Qi, M. (2017). Light attenuation length of high-quality linear alkyl benzene as liquid scintillator solvent for the JUNO experiment. Journal of Instrumentation, 12(11), T11004. doi: 10.1088/1748-0221/12/11/T11004
Jordan, T., & Berns, H. G. (2010). QuarkNet Cosmic Ray Muon Detector User’s Manual Series" 6000" DAQ. Recuperado de https://quarknet.org/sites/default/files/cf_6000crmdusermanual-small.pdf
Rodríguez Serrano, K. P., Maya Restrepo, M. A., & Jaén Posada, J. S. (2012). Educación en Ingenierías: de las clases magistrales a la pedagogía del aprendizaje activo. Ingeniería y Desarrollo, 30(1), 125-142. Recuperado de http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0122-34612012000100008
Auger, M., Ereditato, A., Goeldi, D., Kreslo, I., Lorca, D., Luethi, M., ... & Weber, M. S. (2016). Multi-channel front-end board for SiPM readout. Journal of Instrumentation, 11(10), P10005. doi: 10.1088/1748-0221/11/10/P10005
Saint-Gobain Crystals. (2017-2021). Plastic Scintillanting Fiber. Recuperado de https://www.crystals.saint-gobain.com/sites/imdf.crystals.com/files/documents/fiber-product-sheet.pdf
SensL. (2014). C-Series Low Noise, Blue-Sensitive Silicon Photomultipliers. Datasheet. Recuperado de https://www.mouser.com/datasheet/2/308/DS-MicroCseries-1489568.pdf
SensL. (2018). Introduction to SiPM Technical note. Recuperado de https://elearning.unimib.it/pluginfile.php/521118/mod_folder/content/0/SiPM.pdf
Spectrum Techniques. (2016). Cs-137/Ba-137m Isotope Generator Manual. Recuperado de https://es-academic.com/dic.nsf/eswiki/198344
T. Rada Crespo, O. Hernández, D. Rueda-Delgado, H. Robles, and J. C. Miranda. (2022). Percepción del aprendizaje de la Física en diferentes programas de ingeniería. Revista Mexicana de Física E190202021–9. Recuperado de https://rmf.smf.mx/ojs/index.php/rmf-e/article/view/5866/6313
Skulski, W., Ruben, A., & BenZvi, S. (2017). FemtoDAQ: A low-cost digitizer for SiPM-based detector studies and its application to the HAWC detector upgrade. IEEE Transactions on Nuclear Science, 64(7), 1677-1682. doi: 10.1109/TNS.2017.2660442
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