Μελέτη για την εφαρμογή της μεθόδου τομογραφίας μιονίων στην μη επεμβατική απεικόνιση του εσωτερικού τύμβων
Creators: name: Καλαϊτζίδου Ήλια Χαρίλαου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2021
Subjects: Τομογραφία Μιονίων
Τύμβος
Μέθοδος Οπίσθιας-Προβολής
Muon Tomography
Tumulus
Back-Projection Method

description: Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, που διεξάγεται στο πλαίσιο του προγράμματος ΕΚΑΤΥ, είναι η μελέτη της δυνατότητας εφαρμογής της τεχνικής Τομογραφίας Μιονίων στην αναπαράσταση τύμβου. Ο προσδιορισμός της εσωτερικής δομής του τύμβου επιτυγχάνεται μετρώντας το έλλειμμα ροής των κοσμικών μιονίων παρουσία ενός αντικειμένου στον τύμβο συγκρινόμενη με την αντίστοιχη ροή απουσία του αντικειμένου (transmission muography). Η μελέτη της εφαρμογής της μεθόδου πραγματοποιείται με προσομοίωση της γεωμετρίας του τύμβου και της προς μελέτη δομής, με χρήση του εργαλείου προσομοίωσης Geant4. Εξετάζεται η συμπεριφορά μιονίων με σταθερή ενέργεια και ομοιόμορφη γωνιακή κατανομή, καθώς διασχίζουν τον τύμβο. Επιπλέον, τοποθετείται στον τύμβο ένα πιθανό εύρημα ποικίλων σχημάτων, υλικών και μεγεθών, με στόχο τη μελέτη της συμπεριφοράς των μιονίων. Ακολούθως, εισάγεται στην προσομοίωση η πραγματική ενεργειακή και γωνιακή κατανομή των μιονίων, με τη χρήση της βιβλιοθήκης παραγωγής κοσμικών μιονίων CRY (Cosmic Ray Generator) και του Geant4-MATLAB κώδικα. Η ενεργειακή και γωνιακή κατανομή στην επιφάνεια της θάλασσας μελετάται για το συγκεκριμένο γεωγραφικό πλάτος όπου βρίσκεται ο τύμβος της Νέας Απολλωνίας, όπου θα τοποθετηθεί το τηλεσκόπιο κοσμικών μιονίων ανιχνευτών MicroMegas στο μελλοντικό πείραμα για τη συλλογή δεδομένων. Εισάγοντας τις διαστάσεις του τηλεσκοπίου στην προσομοίωση, εξετάζεται η μέθοδος οπίσθιας προβολής (back-projection) για τον εντοπισμό του άγνωστου αντικειμένου και την εκτίμηση των διαστάσεών του. Η μέθοδος εξετάζεται για τη βέλτιστη θέση του τηλεσκοπίου, κάτω από τον τύμβο, και για τη ρεαλιστική θέση, πλησίον του τύμβου στο ύψος της βάσης του
description: The objective of the present thesis, which is conducted within the frame of the ΕΚΑΤΥ programme, is the investigation of the applicability of Muon Tomography technique in the representation of a tumulus. The scanning of its internal structure is accomplished by measuring the flux deficit of cosmic muon tracks in the presence of an object inside the tumulus, compared to the muon flux when traversing a uniform tumulus (transmission muography). The feasibility study of the method is achieved with a simulation of the tumulus geometry and the structure under investigation, using the Geant4 toolkit. The behaviour of muons with constant energy and uniform angular distribution is tested as they penetrate the tumulus geometry. In addition, a possible finding of various shapes, materials and sizes is placed inside the tumulus, in order to study the muon response. Following the above, the real cosmic muon distribution is implemented using the CRY (Cosmic Ray Generator) library and the Geant4-MATLAB muon generator. The energy and angular muon distribution at sea level is studied, for the specific latitude where the Apollonia’s tumulus is located, where the cosmic muon MicroMegas telescope will be placed in the future experiment to collect data. Implementing the dimensions of the telescope in the simulation, the back-projection method is examined for the localization of the hidden object and the estimation of its dimensions. The method is tested for the telescope optimal position, placed under the tumulus, and the realistic one, placed near the tumulus at the level of its base