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Response of nuclear track detector CR-39 to low energy muons

H S P Thomas, R M Deas, L N Kirkham, P M Dodd, E Zemaityte, A D Hillier, D Neely2021年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

The effectiveness of the PolyAllyl Diglycol Carbonate (PADC) etched solid state nuclear track detector (SSNTD), commonly known as CR-39, as a muon detector is assessed. CR-39 is successfully used to detect higher rest mass particles such as neutrons and protons, and is, for example, widely used in neutron dosimetry applications. CR-39 is generally accepted as being less suitable to detect lower rest mass particles such as muons, and especially electrons, due mostly to their reduced momenta and consequently, reduced stopping power. However, there has been some evidence that CR-39 may have application in the detection of cosmic ray muons. Monte Carlo simulations indicate that CR-39 can detect muons with energies up to 2.8 MeV. Experimental data to demonstrate the ability of CR-39 to detect muons was acquired using the MuSR spectrometer station at the ISIS Neutron and Muon Source. Pits deposited in CR-39 generated by positive muons from the beamline have been characterised and compared with pits deposited by protons and neutrons from other sources. The extent to which a CR-39 SSNTD can discriminate muons from particles with different momenta and rest masses is discussed.

日本語訳

ポリアリルジグリコールカーボネート(PADC)エッチング固体飛跡検出器(SSNTD)、一般にCR-39として知られるものの、ミューオン検出器としての有効性が評価される。CR-39は、中性子や陽子などのより高い静止質量を持つ粒子の検出に成功しており、例えば中性子線量測定において広く使用されている。CR-39は、ミューオンなどのより低い静止質量を持つ粒子、特に電子の検出にはあまり適していないと一般に考えられている。その主な理由は、それらの運動量が小さく、結果として阻止能が低いためである。しかし、CR-39が宇宙線ミューオンの検出に応用できる可能性を示す証拠がいくつか存在する。モンテカルロシミュレーションにより、CR-39は最大2.8 MeVのエネルギーを持つミューオンを検出できることが示されている。CR-39のミューオン検出能力を実証するための実験データは、ISIS中性子・ミューオン源のMuSR分光計を用いて取得された。ビームラインからの陽ミューオンによってCR-39に形成されたピットは、特性評価が行われ、他の線源からの陽子および中性子によって形成されたピットと比較された。CR-39 SSNTDが、異なる運動量および静止質量を持つ粒子からミューオンを識別できる程度について議論される。

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