Research Article
BibTex RIS Cite

FLUKA Simulation of Cosmic Muon-Induced Energy Deposition in Pb, Cr, Fe, Sb, and Ni Metals at Various Energies

Year 2023, Volume: 4 Issue: 2, 130 - 141, 31.12.2023

Nilgün Demir Furkan Tokaç

Abstract

In this study, the energy depositions caused by cosmic muons with energies of 2, 3 and 4 GeV were investigated using FLUKA simulation program. The energy depositions were examined in Pb, Cr, Fe, Sb, and Ni metals with dimensions of 100x100 cm2, and thicknesses of 20, 40, 60, 80, and 100 cm. The simulations revealed that cosmic muons of different energy levels have varied impacts on the energy deposition. Furthermore, the effect of the metal type and thickness on the deposited energy values was investigated and it was observed that it increased proportionally depending on the thickness.

Keywords

Cosmic Muon Deposited Energy FLUKA Monte Carlo

References

  • [1] Bernlöhr, K. 1999. Cosmic-ray air showers; Available from: http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/CosmicRay/Showers.html.
  • [2] R.L. Workman et al. (Particle Data Group), Prog.Theor.Exp.Phys. 2022, 083C01 (2022) and 2023 update.
  • [3] Turnbull, S. (2011). Muon interaction with lead shielding producing activation: implications for gamma-ray spectrometry.
  • [4] Bonomi, G., Checchia, P., D'Errico, M., Pagano, D., & Saracino, G. (2020). Applications of cosmic-ray muons. Physics Reports, 103768. doi:doi.org/10.1016/j.ppnp.2020.103768
  • [5] Beatty, J.J., Matthews, J., Gaisser, T.K., & Stanev, T. (2011). Cosmic Rays. Particle Data Group. https://pdg.lbl.gov/2011/reviews/rpp2011-rev-cosmicrays.pdf
  • [6] The Berkeley Lab Cosmic Ray Telescope Project, Muons. Cosmic Rays. https://cosmic.lbl.gov/SKliewer/Cosmic_Rays/Muons.htm
  • [7] Zhang, Zong-Xian, Enqvist, Timo, Holma, Marko, & Kuusiniemi, Pasi. (2020). Muography and Its Potential Applications to Mining and Rock Engineering. Rock Mechanics and Rock Engineering, 53(7), 4893-4907.doi: https://doi.org/10.1007/s00603-020-02199-9
  • [8] Borozdin, K. N., Hogan, G. E., Morris, C., Priedhorsky, W. C., Saunders, A., Schultz, L. J., & Teasdale, M. E. (2003). Radiographic imaging with cosmic-ray muons. Surveillance. Published: 20 March 2003.
  • [9] Luo, X., Wang, Q., Qin, K., Tian, H., Fu, Z., Zhao, Y., ... Liu, Z. (2022). Development and commissioning of a compact Cosmic Ray Muon imaging prototype. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1047, 166720. doi:10.1016/j.nima.2022.166720
  • [10] Yang, H., Luo, G., Yu, T., Zhao, S., Hu, B., Huang, Z., ... Tang, J. (2022). MuGrid: A scintillator detector towards cosmic muon absorption imaging. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1042, 167402. doi:10.1016/j.nima.2022.167402
  • [11] C. Patrignani, et al., (2016). Particle Data Group Collaboration, Review of particle physics, Chin. Phys. C 40 (10) 100001.
  • [12] T.T. Böhlen, F. Cerutti, M.P.W. Chin, A. Fassò, A. Ferrari, P.G. Ortega, A. Mairani, P.R. Sala, G. Smirnov and V. Vlachoudis, (2014). The FLUKA Code: Developments and Challenges for High Energy and Medical Applications. Nuclear Data Sheets 120, 211-214.
  • [13] A. Ferrari, P.R. Sala, A. Fasso`, and J. Ranft, (2005). FLUKA: a multi-particle transport code. CERN-2005-10, INFN/TC_05/11, SLAC-R-773.
  • [14] Flair Offical Site, http://www.uka.org/air/index.html
  • [15] Brun R., Rademakers F. (1997) ROOT — An object oriented data analysis framework. Nucl Instrum Methods Phys Res A, 389 (1), pp. 81-86 New Computing Techniques in Physics Research V.

Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu

Year 2023, Volume: 4 Issue: 2, 130 - 141, 31.12.2023

Nilgün Demir Furkan Tokaç

Abstract

Bu çalışmada, FLUKA simülasyon programı kullanılarak; 2, 3 ve 4 GeV enerjili kozmik müonların 100x100 cm2 boyutlarında ve 20, 40, 60, 80 ve 100 cm kalınlıktaki Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni metallerinde oluşturduğu enerji birikimleri incelenmiştir. Simülasyonlar, farklı enerji seviyelerindeki kozmik müonların enerji depolanması üzerinde farklı etkileri olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca metal türü ve kalınlığının depolanan enerji değerleri üzerindeki etkisi incelenmiş, kalınlığa bağlı olarak orantılı bir şekilde arttığı gözlenmiştir.

Keywords

Kozmik Müon Depolanan Enerji FLUKA Monte Carlo

References

  • [1] Bernlöhr, K. 1999. Cosmic-ray air showers; Available from: http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/CosmicRay/Showers.html.
  • [2] R.L. Workman et al. (Particle Data Group), Prog.Theor.Exp.Phys. 2022, 083C01 (2022) and 2023 update.
  • [3] Turnbull, S. (2011). Muon interaction with lead shielding producing activation: implications for gamma-ray spectrometry.
  • [4] Bonomi, G., Checchia, P., D'Errico, M., Pagano, D., & Saracino, G. (2020). Applications of cosmic-ray muons. Physics Reports, 103768. doi:doi.org/10.1016/j.ppnp.2020.103768
  • [5] Beatty, J.J., Matthews, J., Gaisser, T.K., & Stanev, T. (2011). Cosmic Rays. Particle Data Group. https://pdg.lbl.gov/2011/reviews/rpp2011-rev-cosmicrays.pdf
  • [6] The Berkeley Lab Cosmic Ray Telescope Project, Muons. Cosmic Rays. https://cosmic.lbl.gov/SKliewer/Cosmic_Rays/Muons.htm
  • [7] Zhang, Zong-Xian, Enqvist, Timo, Holma, Marko, & Kuusiniemi, Pasi. (2020). Muography and Its Potential Applications to Mining and Rock Engineering. Rock Mechanics and Rock Engineering, 53(7), 4893-4907.doi: https://doi.org/10.1007/s00603-020-02199-9
  • [8] Borozdin, K. N., Hogan, G. E., Morris, C., Priedhorsky, W. C., Saunders, A., Schultz, L. J., & Teasdale, M. E. (2003). Radiographic imaging with cosmic-ray muons. Surveillance. Published: 20 March 2003.
  • [9] Luo, X., Wang, Q., Qin, K., Tian, H., Fu, Z., Zhao, Y., ... Liu, Z. (2022). Development and commissioning of a compact Cosmic Ray Muon imaging prototype. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1047, 166720. doi:10.1016/j.nima.2022.166720
  • [10] Yang, H., Luo, G., Yu, T., Zhao, S., Hu, B., Huang, Z., ... Tang, J. (2022). MuGrid: A scintillator detector towards cosmic muon absorption imaging. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1042, 167402. doi:10.1016/j.nima.2022.167402
  • [11] C. Patrignani, et al., (2016). Particle Data Group Collaboration, Review of particle physics, Chin. Phys. C 40 (10) 100001.
  • [12] T.T. Böhlen, F. Cerutti, M.P.W. Chin, A. Fassò, A. Ferrari, P.G. Ortega, A. Mairani, P.R. Sala, G. Smirnov and V. Vlachoudis, (2014). The FLUKA Code: Developments and Challenges for High Energy and Medical Applications. Nuclear Data Sheets 120, 211-214.
  • [13] A. Ferrari, P.R. Sala, A. Fasso`, and J. Ranft, (2005). FLUKA: a multi-particle transport code. CERN-2005-10, INFN/TC_05/11, SLAC-R-773.
  • [14] Flair Offical Site, http://www.uka.org/air/index.html
  • [15] Brun R., Rademakers F. (1997) ROOT — An object oriented data analysis framework. Nucl Instrum Methods Phys Res A, 389 (1), pp. 81-86 New Computing Techniques in Physics Research V.
There are 15 citations in total.

Details

Primary Language English
Subjects Particle Physics
Journal Section Research Articles
Authors

Nilgün Demir 0000-0003-2245-8461

Furkan Tokaç This is me 0000-0002-9708-2764

Publication Date December 31, 2023
Submission Date November 13, 2023
Acceptance Date December 29, 2023
Published in Issue Year 2023 Volume: 4 Issue: 2

Cite

APA Demir, N., & Tokaç, F. (2023). Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji Ve Tasarım Dergisi, 4(2), 130-141.
AMA Demir N, Tokaç F. Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi. December 2023;4(2):130-141.
Chicago Demir, Nilgün, and Furkan Tokaç. “Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb Ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu”. Uluslararası Bilim Teknoloji Ve Tasarım Dergisi 4, no. 2 (December 2023): 130-41.
EndNote Demir N, Tokaç F (December 1, 2023) Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi 4 2 130–141.
IEEE N. Demir and F. Tokaç, “Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu”, Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi, vol. 4, no. 2, pp. 130–141, 2023.
ISNAD Demir, Nilgün - Tokaç, Furkan. “Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb Ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu”. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi 4/2 (December 2023), 130-141.
JAMA Demir N, Tokaç F. Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi. 2023;4:130–141.
MLA Demir, Nilgün and Furkan Tokaç. “Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb Ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu”. Uluslararası Bilim Teknoloji Ve Tasarım Dergisi, vol. 4, no. 2, 2023, pp. 130-41.
Vancouver Demir N, Tokaç F. Çeşitli Enerjilerde Pb, Cr, Fe, Sb ve Ni Metallerinde Kozmik Müonlar Tarafından Oluşturulan Enerji Birikiminin FLUKA Simülasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi. 2023;4(2):130-41.
 Download Cover Image