943 resultados para Scattering Anelastico Neutroni Diffusione Neutrone ILL Diffrattometro Fonone


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Lo scopo della tesi è di illustrare le principali tecniche spettroscopiche per l'indagine della materia mediante l'uso dei neutroni come sonda, con particolare attenzione rivolta alla diffusione anelastica su campioni monocristallini. Nel testo vengono esposti i processi di produzione dei neutroni tramite spallazione, fissione e fusione nucleare, e si descrive il reattore nucleare dell'Institut Laue-Langevin (ILL) di Grenoble. Inoltre, viene presentato uno studio della curva di dispersione dei modi vibrazionali acustici di un campione monocristallino di β-stagno a temperatura ambiente, effettuato presso l'ILL tramite un diffrattometro a triplo-asse. I risultati sono confrontati con i modelli teorici disponibili (S. H. Chen) e con dati sperimentali noti (J. M. Rowe).

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La tesi si propone di descivere in generale i processi di produzione di neutroni e le tecniche per l’indagine della materia mediante scattering di neutroni. Si elucidano le potenzialità e i vantaggi dell’utilizzo dei neutroni nell’indagine della materia, descrivendo in modo basilare i concetti teorici della diffusione dei neutroni e le tecniche di scattering, in modo particolare lo scattering a piccolo angolo. Di questa tecnica si riporta un esperimento realizzato presso l’Institut Laue-Langevin, il quale posside gli sturmenti tra i più sofisticati al mondo per lo small-angle neutron scattering.

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The shape of a plane acoustical sound-soft obstacle is detected from knowledge of the far field pattern for one time-harmonic incident field. Two methods based on solving a system of integral equations for the incoming wave and the far field pattern are investigated. Properties of the integral operators required in order to apply regularization, i.e. injectivity and denseness of the range, are proved.

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We study the scattering of the quantized electromagnetic field from a linear, dispersive dielectric using the scattering formalism for quantum fields. The medium is modeled as a collection of harmonic oscillators with a number of distinct resonance frequencies. This model corresponds to the Sellmeir expansion, which is widely used to describe experimental data for real dispersive media. The integral equation for the interpolating field in terms of the in field is solved and the solution used to find the out field. The relation between the ill and out creation and annihilation operators is found that allows one to calculate the S matrix for this system. In this model, we find that there are absorption bands, but the input-output relations are completely unitary. No additional quantum-noise terms are required.

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In this paper we consider the scattering of a plane acoustic or electromagnetic wave by a one-dimensional, periodic rough surface. We restrict the discussion to the case when the boundary is sound soft in the acoustic case, perfectly reflecting with TE polarization in the EM case, so that the total field vanishes on the boundary. We propose a uniquely solvable first kind integral equation formulation of the problem, which amounts to a requirement that the normal derivative of the Green's representation formula for the total field vanish on a horizontal line below the scattering surface. We then discuss the numerical solution by Galerkin's method of this (ill-posed) integral equation. We point out that, with two particular choices of the trial and test spaces, we recover the so-called SC (spectral-coordinate) and SS (spectral-spectral) numerical schemes of DeSanto et al., Waves Random Media, 8, 315-414 1998. We next propose a new Galerkin scheme, a modification of the SS method that we term the SS* method, which is an instance of the well-known dual least squares Galerkin method. We show that the SS* method is always well-defined and is optimally convergent as the size of the approximation space increases. Moreover, we make a connection with the classical least squares method, in which the coefficients in the Rayleigh expansion of the solution are determined by enforcing the boundary condition in a least squares sense, pointing out that the linear system to be solved in the SS* method is identical to that in the least squares method. Using this connection we show that (reflecting the ill-posed nature of the integral equation solved) the condition number of the linear system in the SS* and least squares methods approaches infinity as the approximation space increases in size. We also provide theoretical error bounds on the condition number and on the errors induced in the numerical solution computed as a result of ill-conditioning. Numerical results confirm the convergence of the SS* method and illustrate the ill-conditioning that arises.

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Quality control of medical radiological systems is of fundamental importance, and requires efficient methods for accurately determine the X-ray source spectrum. Straightforward measurements of X-ray spectra in standard operating require the limitation of the high photon flux, and therefore the measure has to be performed in a laboratory. However, the optimal quality control requires frequent in situ measurements which can be only performed using a portable system. To reduce the photon flux by 3 magnitude orders an indirect technique based on the scattering of the X-ray source beam by a solid target is used. The measured spectrum presents a lack of information because of transport and detection effects. The solution is then unfolded by solving the matrix equation that represents formally the scattering problem. However, the algebraic system is ill-conditioned and, therefore, it is not possible to obtain a satisfactory solution. Special strategies are necessary to circumvent the ill-conditioning. Numerous attempts have been done to solve this problem by using purely mathematical methods. In this thesis, a more physical point of view is adopted. The proposed method uses both the forward and the adjoint solutions of the Boltzmann transport equation to generate a better conditioned linear algebraic system. The procedure has been tested first on numerical experiments, giving excellent results. Then, the method has been verified with experimental measurements performed at the Operational Unit of Health Physics of the University of Bologna. The reconstructed spectra have been compared with the ones obtained with straightforward measurements, showing very good agreement.

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Il fenomeno dello scattering diffuso è stato oggetto di numerosi studi nell’arco degli ultimi anni, questo grazie alla sua rilevanza nell’ambito della propagazione elettromagnetica così come in molti altri campi di applicazione (remote sensing, ottica, fisica, etc.), ma la compresione completa di questo effetto è lungi dall’essere raggiunta. Infatti la complessità nello studio e nella caratterizzazione della diffusione deriva dalla miriade di casistiche ed effetti che si possono incontrare in un ambiente di propagazione reale, lasciando intuire la necessità di trattarne probabilisticamente il relativo contributo. Da qui nasce l’esigenza di avere applicazioni efficienti dal punto di vista ingegneristico che coniughino la definizione rigorosa del fenomeno e la conseguente semplificazione per fini pratici. In tale visione possiamo descrivere lo scattering diffuso come la sovrapposizione di tutti quegli effetti che si scostano dalle classiche leggi dell’ottica geometrica (riflessione, rifrazione e diffrazione) che generano contributi del campo anche in punti dello spazio e direzioni in cui teoricamente, per oggetti lisci ed omogenei, non dovrebbe esserci alcun apporto. Dunque l’effetto principale, nel caso di ambiente di propagazione reale, è la diversa distribuzione spaziale del campo rispetto al caso teorico di superficie liscia ed omogenea in congiunzione ad effetti di depolarizzazione e redistribuzione di energia nel bilancio di potenza. Perciò la complessità del fenomeno è evidente e l’obiettivo di tale elaborato è di proporre nuovi risultati che permettano di meglio descrivere lo scattering diffuso ed individuare altresì le tematiche sulle quali concentrare l’attenzione nei lavori futuri. In principio è stato quindi effettuato uno studio bibliografico così da identificare i modelli e le teorie esistenti individuando i punti sui quali riflettere maggiormente; nel contempo si sono analizzate le metodologie di caratterizzazione della permittività elettrica complessa dei materiali, questo per valutare la possibilità di ricavare i parametri da utilizzare nelle simulazioni utilizzando il medesimo setup di misura ideato per lo studio della diffusione. Successivamente si è realizzato un setup di simulazione grazie ad un software di calcolo elettromagnetico (basato sul metodo delle differenze finite nel dominio del tempo) grazie al quale è stato possibile analizzare la dispersione tridimensionale dovuta alle irregolarità del materiale. Infine è stata condotta una campagna di misure in camera anecoica con un banco sperimentale realizzato ad-hoc per effettuare una caratterizzazione del fenomeno di scattering in banda larga.

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La presenza di materia oscura nell'universo venne ipotizzata negli anni '30 a seguito di alcune anomalie nei risultati sperimentali ottenuti in astrofisica e cosmologia. La distribuzione di materia ottenuta non concordava infatti con i dati provenienti dalle osservazioni astronomiche e gli scienziati ipotizzarono l'esistenza di un tipo di materia, denominata appunto materia oscura, che interagisse debolmente con la radiazione elettromagnetica e fosse quindi interamente invisibile ai telescopi, sia che fossero a radiofrequenze che operanti nel campo del visibile o con raggi gamma e X, ma che producesse effetti gravitazionali. Nel corso degli anni si sono aggiunte ulteriori evidenze a sostegno dell'esistenza di materia oscura, provenienti anche dallo studio della cosmologia, e numerosi esperimenti (tra cui XENON, IGEX, DAMA/LIBRA) sono stati condotti per cercare di determinare tipo e massa delle particelle o la loro abbondanza (PLANCK). Il lavoro di questa tesi consiste in uno studio delle interazioni dei neutroni con lo xenon per l'esperimento XENON1T. I neutroni costituiscono un fondo particolarmente pericoloso per l'esperimento, in quanto producono uno scattering direttamente sul nucleo allo stesso modo delle particelle di materia oscura. Nel lavoro svolto sono state dapprima analizzate le caratteristiche delle singole interazioni con lo xenon contenuto nella camera, per poi passare ad uno studio più specifico sul comportamento dei neutroni prodotti dai fotomoltiplicatori del rivelatore. In seguito alle analisi svolte è stato possibile caratterizzare il fondo di neutroni in modo più preciso, permettendo di determinare alcuni criteri di selezione per il loro riconoscimento.

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The aim of this work is to present various aspects of numerical simulation of particle and radiation transport for industrial and environmental protection applications, to enable the analysis of complex physical processes in a fast, reliable, and efficient way. In the first part we deal with speed-up of numerical simulation of neutron transport for nuclear reactor core analysis. The convergence properties of the source iteration scheme of the Method of Characteristics applied to be heterogeneous structured geometries has been enhanced by means of Boundary Projection Acceleration, enabling the study of 2D and 3D geometries with transport theory without spatial homogenization. The computational performances have been verified with the C5G7 2D and 3D benchmarks, showing a sensible reduction of iterations and CPU time. The second part is devoted to the study of temperature-dependent elastic scattering of neutrons for heavy isotopes near to the thermal zone. A numerical computation of the Doppler convolution of the elastic scattering kernel based on the gas model is presented, for a general energy dependent cross section and scattering law in the center of mass system. The range of integration has been optimized employing a numerical cutoff, allowing a faster numerical evaluation of the convolution integral. Legendre moments of the transfer kernel are subsequently obtained by direct quadrature and a numerical analysis of the convergence is presented. In the third part we focus our attention to remote sensing applications of radiative transfer employed to investigate the Earth's cryosphere. The photon transport equation is applied to simulate reflectivity of glaciers varying the age of the layer of snow or ice, its thickness, the presence or not other underlying layers, the degree of dust included in the snow, creating a framework able to decipher spectral signals collected by orbiting detectors.

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The freezing behavior of water confined in compacted charged and uncharged clays (montmorillonite in Na-and Ca-forms, illite in Na-and Ca-forms, kaolinite and pyrophyllite) was investigated by neutron scattering. Firstly, the amount of frozen (immobile) water was measured as a function of temperature at the IN16 backscattering spectrometer, Institute Laue-Langevin (ILL). Water in uncharged, partly hydrophobic (kaolinite) and fully hydrophobic (pyrophyllite) clays exhibited a similar freezing and melting behavior to that of bulk water. In contrast, water in charged clays which are hydrophilic could be significantly supercooled. To observe the water dynamics in these clays, further experiments were performed using quasielastic neutron scattering. At temperatures of 250, 260 and 270 K the diffusive motion of water could still be observed, but with a strong reduction in the water mobility as compared with the values obtained above 273 K. The diffusion coefficients followed a non-Arrhenius temperature dependence well described by the Vogel-Fulcher-Tammann and the fractional power relations. The fits revealed that Na-and Ca-montmorillonite and Ca-illite have similar Vogel-Fulcher-Tammann temperatures (T-VFT, often referred to as the glass transition temperature) of similar to 120 K and similar temperatures at which the water undergoes the 'strong-fragile' transition, T-s similar to 210 K. On the other hand, Na-illite had significantly larger values of T-VFT similar to 180 K and T-s similar to 240 K. Surprisingly, Ca-illite has a similar freezing behavior of water to that of montmorillonites, even though it has a rather different structure. We attribute this to the stronger hydration of Ca ions as compared with the Na ions occurring in the illite clays.

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Nel corso degli ultimi decenni sono stati eseguiti diversi esperimenti volti alla misura della lunghezza di scattering neutrone-neutrone, ma alcuni risultati si sono rivelati discordanti e ad oggi essa è ancora nota con insufficiente precisione, a causa della complessità del problema sia dal punto di vista teorico che sperimentale. Una migliore conoscenza di questa grandezza può fornire importanti informazioni sulla natura dei nucleoni e sulle loro interazioni. È stato quindi proposto un esperimento volto alla misura della lunghezza di scattering neutrone-neutrone al CERN di Ginevra, presso la facility n_TOF, sfruttando gli aggiornamenti apportati alle aree sperimentali e alla sorgente di neutroni negli ultimi anni. L'esperimento prevede di utilizzare la reazione di breakup del deuterio tramite l'impiego di un target attivo, composto da un bersaglio di stilbene deuterato (stilbene-d12) che funge anche da materiale scintillatore. Per verificare la fattibilità dell'esperimento sono stati eseguiti dei test preliminari presso la facility del National Center for Scientific Research (NCSR) Demokritos, irradiando il target attivo con neutroni e raggi γ a diverse energie e utilizzando due tipi diversi di sensori fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) nel sistema di rivelazione. In questa tesi sono stati analizzati dei segnali provenienti da questi test, valutando la possibilità di eseguire discriminazione n/γ sfruttando la tecnica della Pulse Shape Discrimination (PSD).

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This paper examines the spatial pattern of ill-defined causes of death across Brazilian regions, and its relationship with the evolution of completeness of the deaths registry and changes in the mortality age profile. We make use of the Brazilian Health Informatics Department mortality database and population censuses from 1980 to 2010. We applied demographic methods to evaluate the quality of mortality data for 137 small areas and correct for under-registration of death counts when necessary. The second part of the analysis uses linear regression models to investigate the relationship between, on the one hand, changes in death counts coverage and age profile of mortality, and on the other, changes in the reporting of ill-defined causes of death. The completeness of death counts coverage increases from about 80% in 1980-1991 to over 95% in 2000-2010 at the same time the percentage of ill-defined causes of deaths reduced about 53% in the country. The analysis suggests that the government's efforts to improve data quality are proving successful, and they will allow for a better understanding of the dynamics of health and the mortality transition.

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Current data indicate that the size of high-density lipoprotein (HDL) may be considered an important marker for cardiovascular disease risk. We established reference values of mean HDL size and volume in an asymptomatic representative Brazilian population sample (n=590) and their associations with metabolic parameters by gender. Size and volume were determined in HDL isolated from plasma by polyethyleneglycol precipitation of apoB-containing lipoproteins and measured using the dynamic light scattering (DLS) technique. Although the gender and age distributions agreed with other studies, the mean HDL size reference value was slightly lower than in some other populations. Both HDL size and volume were influenced by gender and varied according to age. HDL size was associated with age and HDL-C (total population); non- white ethnicity and CETP inversely (females); HDL-C and PLTP mass (males). On the other hand, HDL volume was determined only by HDL-C (total population and in both genders) and by PLTP mass (males). The reference values for mean HDL size and volume using the DLS technique were established in an asymptomatic and representative Brazilian population sample, as well as their related metabolic factors. HDL-C was a major determinant of HDL size and volume, which were differently modulated in females and in males.

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The study objective was to examine differentials in time trends and predictors of deaths assigned to symptoms, signs and ill-defined conditions in comparison with other ill-defined conditions (ill-defined cardiovascular diseases, cancer and injury) in a population-based cohort study. Of 1,606 baseline participants aged 60 years and over, 524 died during 9-year follow-up and were included in this study. Deaths coded to "symptoms" declined by 77% in the period from 1997-1999 to 2003-2005. Deaths coded to other ill-defined conditions remained unchanged. The calendar period 2003-2005 (RR = 0.25; 95%CI: 0.09-0.70) and in-hospital deaths (RR = 0.16; 95%CI: 0.08-0.34) were independently associated with "symptoms", but not with other ill-defined conditions. Baseline socio-demographic characteristics and chronic diseases were not predictors of these outcomes. International and national agencies have focused on the reduction of deaths assigned to "symptoms" to improve the registration of vital statistics, while other ill-defined conditions have received little attention. Our data provide evidence supporting the need to redress this situation.