Title: Characterization of the nonlinear light emission by the liquid scintillator used in the Daya Bay experiment
Language: English
Authors: Dorfer, Christian 
Qualification level: Diploma
Keywords: Neutrino Oszillationen; Daya Bay Experiment; Flüssigszintillator-Nichtlinearität; Geant4 Simulationen; Compton Streuung
neutrino oscillations; Daya Bay Experiment; liquid scintillator non-linearity; Geant4 simulations; Compton scattering
Advisor: Badurek, Gerald 
Issue Date: 2014
Number of Pages: 53
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Diese Forschung für diese Arbeit wurde in der Daya Bay Gruppe des Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien durchgeführt. Die Arbeit beschreibt die Messung der nichtlinearen Lichtemission von auf flüssigem Alkylbenzol-basierten Szintillator bei Anregung durch energetische Elektronen zwischen ~0.2 und ~1 MeV. Die Elektronen wurden mit Hilfe von Compton-Streuung im Szintillatorvolumen erzeugt. Die Gamma-Strahlen dazu kamen von einer 2.59 MBq 60Co Quelle. Um den gesamten Energiebereich zu messen wurde ein Compton Spektrometer gebaut, welches mit Geant4-basierten Simulationen optimiert wurde. Geant4 wurde auch verwendet um systematische Fehler wie Vielfachstreuung innerhalb des Szintillators oder Energieverlust außerhalb des Szintillators abzuschätzen. Das gemessene Verhältnis von emittierten Licht in Abhängigkeit der Elektronenenergie betrug (17.59+-1.24)% für Elektronen zwischen 0.2 MeV und 1 MeV. Das Ergebnis wird helfen, die Messungen von Neutrinooszillationen im Daya Bay Experiment zu verbessern.

This thesis has been prepared within the Daya Bay group at the Lawrence Berkeley National Laboratory in California. It describes the measurement of the nonlinearity in light Emission by a linear alkylbenze-based liquid scintillator in response to electrons with kinetic energies from ~0.2 to ~1.0 MeV. The electrons were generated inside the liquid scintillator volume via Compton scattering of 1.332 MeV gamma rays emitted by a 2.59 MBq 60Co radioactive source. A Compton spectrometer was designed and custom-built to scan over the full range of electron energies. Geant4-based simulations were used to optimize the spectrometer design and estimate systematic effects from energy loss and multiple scattering. The ratio of light emitted relative to the electron's kinetic energy was found to be (17.59+-1.24)% lower at 0.2 MeV compared to 1.0 MeV, demonstrating significant nonlinearity. This precision determination of scintillator nonlinearity will facilitate the improved measurement of reactor antineutrino oscillation by the Daya Bay experiment.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-66796
http://hdl.handle.net/20.500.12708/6259
Library ID: AC12155733
Organisation: E141 - Atominstitut 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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