Learning with muon detectors
2024 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Lära med myondetektorer (Swedish)
Abstract [en]
Muons are elementary particles that originate from cosmic radiation. Muon detectors based on scintillation can be built from off-the-shelf components at a reasonably low cost. This master thesis focuses on designing software for muon detectors and creating a school programme that includes such detectors at a science education centre. In addition to muon detection, the school programme includes a cloud chamber and measuring beta and gamma radiation using the muon detectors. The result of muon flux measurement from different directions is used to show relativistic effects. The students also get some understanding of the design of the detectors, which is a lead-in to discussing general scientific instrument design. New software for visualising several aspects of the measurement data from detectors connected to a computer via a hub unit was developed. The software for the detectors and their hub unit was improved and a user interface mode for radiation measurements as a function of time was added. Several detectors with 50 mm × 50 mm scintillators and one detector with three 1 000 mm × 300 mm scintillators were used. All software was adapted for use with either type of detector via user-configurable settings. Based on experience from testing with students, an intermediate size would be preferable. Tests showed that a more optimal size such as 200 mm × 100 mm is possible using one silicon photomultiplier placed on the edge of the scintillator.
Abstract [sv]
Myoner är elementarpartiklar som har sitt ursprung i kosmisk strålning. Myondetektorer baserade på scintillation är möjliga att bygga med lätt tillgängliga komponenter till relativt låg kostnad. Detta examensarbete fokuserar på att utforma mjukvara för myondetektorer och att skapa ett skolprogram som inkluderar sådana detektorer vid ett vetenskapslaboratorium för skolor. Förutom myondetektion inkluderar skolprogrammet en dimkammare samt att mäta beta- och gammastrålning med myondetektorerna. Resultatet av mätningarna av myonflöde från olika riktningar används för att visa relativistiska effekter. Eleverna får också viss förståelse för detektorernas utformning, vilket kan fungera som introduktion till generell design av vetenskapliga instrument. Ny mjukvara för att visualisera flera aspekter av mätdata från detektorer anslutna till en dator via en navenhet utvecklades. Mjukvaran för detektorerna och deras navenhet förbättrades och ett användargränssnittsläge för allmän strålningsmätning lades till. Flera detektorer med scintillatorer på 50 mm × 50 mm och en detektor med tre scintillatorer på 1 000 mm × 300 mm användes. All mjukvara anpassades för användning med godtycklig detektortyp via inställningar som kan konfigureras av användaren. Baserat på erfarenhet från tester med elever, skulle en storlek mellan dessa två vara att föredra. Tester visade att en mer optimal storlek såsom 200 mm × 100 mm är möjlig med en kiselfotomultiplikator monterad på scintillatorns kant.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 38
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:276
Keywords [en]
Muons, Muon detection, Scintillation, Ionising radiation, Laborative lessons, Learning
Keywords [sv]
Myoner, Myondetektion, Scintillation, Joniserande strålning, Laborativa lektioner, Lärande
National Category
Other Engineering and Technologies Learning
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-350270OAI: oai:DiVA.org:kth-350270DiVA, id: diva2:1883468
Subject / course
Technology and Learning
Educational program
Master of Science in Engineering - Engineering and of Education
Presentation
2024-06-24, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-07-102024-07-102024-07-10Bibliographically approved