Radiation detection system for the asymmetric beta decay of chemically spin-polarized nuclei for nuclear magnetic resonance in ultralow magnetic fields
Lindberg, Werneri (2023)
Lindberg, Werneri
2023
Lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunta - Faculty of Medicine and Health Technology
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-05-12
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305055316
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305055316
Tiivistelmä
Some chemicals and isotopes are useful in the diagnosis of health conditions. However, conventional nuclear magnetic resonance modalities may not be sensitive to these chemicals at low concentrations. A collaboration between CERN, the University of Mainz and HUG aims to combine highly sensitive radiation detection with cost-efficient and portable zero- to ultralow-field nuclear magnetic resonance. The purpose of this work was to build and characterize beta detectors required by this project.
Two identical beta detectors were assembled and dedicated support structures were constructed. The detectors were first characterized with a strontium-90 source and then used to measure nitrogen-13 ammonia solution. The half-life of nitrogen-13 was measured using both detectors. The value obtained of ≈ 9.9 min agrees well with the literature value confirming the correct function of these detectors. In the next age of the project, the nitrogen-13 is planned to be polarized and the detector system developed in this work will be used to measure beta decay asymmetry. Jotkin kemikaalit ja isotoopit ovat hyödyllisiä terveydentilojen diagnosoinnissa. Perinteiset ydinmagneettiresonanssimenetelmät eivät ole välttämättä riittävän herkkiä näille kemikaaleille pieninä pitoisuuksina. CERNin, Mainzin yliopiston ja HUG:n yhteistyön tavoitteena on yhdistää erittäin herkkä säteilyn havaitseminen kustannustehokkaaseen ja kannettavaan ydinmagneettiseen resonanssitekniikkaan, jossa magneettikenttä on nollakentästä ultramatalaan magneettikenttään. Tämän työn tarkoituksena oli rakentaa ja karakterisoida tässä hankkeessa tarvittavat beeta-ilmaisimet.
Kaksi identtistä beeta-ilmaisinta koottiin ja niille rakennettiin omat tukirakenteet. Kyseisest ilmaisimet karakterisoitiin ensin strontium-90 säteilylähteellä, minkä jälkeen niitä käytettiin typpi-13-ammoniakkiliuoksen mittaamiseen. Typpi-13:n puoliintumisaika mitattiin molemmilla ilmaisimilla. Saatu arvo ≈ 9,9 min vastaa hyvin kirjallisuuden arvoa, mikä vahvistaa näiden ilmaisimien oikean toiminnan. Hankkeen seuraavassa vaiheessa typpi-13 on tarkoitus polarisoida, ja tässä työssä kehitetyllä ilmaisinjärjestelmällä tullaan mittaamaan kyseisen isotoopin beetahajoamisen epäsymmetriaa.
Two identical beta detectors were assembled and dedicated support structures were constructed. The detectors were first characterized with a strontium-90 source and then used to measure nitrogen-13 ammonia solution. The half-life of nitrogen-13 was measured using both detectors. The value obtained of ≈ 9.9 min agrees well with the literature value confirming the correct function of these detectors. In the next age of the project, the nitrogen-13 is planned to be polarized and the detector system developed in this work will be used to measure beta decay asymmetry.
Kaksi identtistä beeta-ilmaisinta koottiin ja niille rakennettiin omat tukirakenteet. Kyseisest ilmaisimet karakterisoitiin ensin strontium-90 säteilylähteellä, minkä jälkeen niitä käytettiin typpi-13-ammoniakkiliuoksen mittaamiseen. Typpi-13:n puoliintumisaika mitattiin molemmilla ilmaisimilla. Saatu arvo ≈ 9,9 min vastaa hyvin kirjallisuuden arvoa, mikä vahvistaa näiden ilmaisimien oikean toiminnan. Hankkeen seuraavassa vaiheessa typpi-13 on tarkoitus polarisoida, ja tässä työssä kehitetyllä ilmaisinjärjestelmällä tullaan mittaamaan kyseisen isotoopin beetahajoamisen epäsymmetriaa.