In dem Bericht werden Strahlungsquelle aufgeführt, die den Untergrund bei der Messung geringer Radioaktivitäten verursachen und dargestellt wie zur Unterdrückung der kosmischen Strahlung Laboratorien untertägig eingerichtet werden und wie durch Koinzidenz und Antikoinzidenzverfahren der verbleibende Untergrund weiter reduziert werden kann. / The radiation sources are described, which causes the background at the measurement of low radioactivities. To reduce the influence of cosmic rays counting devises are installed in underground laboratories. The remaining background may be further reduced by coincidence and anti-coincidence methods.

Thesis (M. Phil.)--University of Hong Kong, 2008. / Also available in print.

In dem Bericht werden Strahlungsquelle aufgeführt, die den Untergrund bei der Messung geringer Radioaktivitäten verursachen und dargestellt wie zur Unterdrückung der kosmischen Strahlung Laboratorien untertägig eingerichtet werden und wie durch Koinzidenz und Antikoinzidenzverfahren der verbleibende Untergrund weiter reduziert werden kann. / The radiation sources are described, which causes the background at the measurement of low radioactivities. To reduce the influence of cosmic rays counting devises are installed in underground laboratories. The remaining background may be further reduced by coincidence and anti-coincidence methods.

In der Arbeit werden nach einer detaillierten Beschreibung der eingesetzten Böden mit erhöhter Konzentration an den Radionukliden 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th und 238U und der angewandten Analysenverfahren eine umfangreiche Übersicht über die Transferfaktoren Boden - Pflanze für die einzelnen Pflanzenteile der in der menschlichen Ernährung genutzten Gemüse und in Futterpflanzen vorgestellt. Die gammaspektrometrischen Bestimmungen von geringen Radioaktivitäten wurden einem Untertagemesslabor durchgeführt. Die Unterschiede in den Transferfaktoren für die Pflanzen und deren Teile und Böden und die Beziehungen zwischen Transferfaktoren und eluierbaren Anteilen der Böden, Pflanzenteile; sowie zwischen den radioaktiven Elementen Radium und Actinium und den Elementen Barium und Lanthan wurden dargestellt. Es wurde bei den Pflanzen eine Abnahme der Radioaktivität von der Wurzel über Stängel und Blatt zur Frucht festgestellt. Die Transferfaktoren für das bisher kaum bestimmten 227Ac ist relativ hoch und liegt in der Größenordnung der sehr konservativ angesetzten Richtwerte des Strahlenschutzes, während sie für die anderen Radionuklide weit unter den Richtwerten liegen. / The used soils with enhanced activity of the radionuclides 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th, and 238U and the analytical methods for the determination of soil-plant transfer factors are described and a survey of the obtained values for parts of plants used for human nutrition are presented. Gamma spectrometric determination of low radioactivities has been performed in an underground laboratory. For comparison the factors are determined for the plants of similar elements Ba for Ra and La for Ac. In all cases the values decreases from the roots over the leaves to the fruits. The values for 227Ac are relatively high and are in the magnitude of the „Richtwerte“ for radiation protection, in spite of the other radionuclides, which are lower than the „Richtwerte“.

In der Arbeit werden nach einer detaillierten Beschreibung der eingesetzten Böden mit erhöhter Konzentration an den Radionukliden 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th und 238U und der angewandten Analysenverfahren eine umfangreiche Übersicht über die Transferfaktoren Boden - Pflanze für die einzelnen Pflanzenteile der in der menschlichen Ernährung genutzten Gemüse und in Futterpflanzen vorgestellt. Die gammaspektrometrischen Bestimmungen von geringen Radioaktivitäten wurden einem Untertagemesslabor durchgeführt. Die Unterschiede in den Transferfaktoren für die Pflanzen und deren Teile und Böden und die Beziehungen zwischen Transferfaktoren und eluierbaren Anteilen der Böden, Pflanzenteile; sowie zwischen den radioaktiven Elementen Radium und Actinium und den Elementen Barium und Lanthan wurden dargestellt. Es wurde bei den Pflanzen eine Abnahme der Radioaktivität von der Wurzel über Stängel und Blatt zur Frucht festgestellt. Die Transferfaktoren für das bisher kaum bestimmten 227Ac ist relativ hoch und liegt in der Größenordnung der sehr konservativ angesetzten Richtwerte des Strahlenschutzes, während sie für die anderen Radionuklide weit unter den Richtwerten liegen. / The used soils with enhanced activity of the radionuclides 210Pb, 226Ra, 227Ac, 230Th, and 238U and the analytical methods for the determination of soil-plant transfer factors are described and a survey of the obtained values for parts of plants used for human nutrition are presented. Gamma spectrometric determination of low radioactivities has been performed in an underground laboratory. For comparison the factors are determined for the plants of similar elements Ba for Ra and La for Ac. In all cases the values decreases from the roots over the leaves to the fruits. The values for 227Ac are relatively high and are in the magnitude of the „Richtwerte“ for radiation protection, in spite of the other radionuclides, which are lower than the „Richtwerte“.

[pt] A oportunidade ímpar da construção do primeiro laboratório subterrâneo no Hemisfério Sul precisa ser alicerçada com importantes objetivos científicos, de maneira a competir com os demais laboratórios já existentes ao redor do planeta. Assim, no intuito de auxiliar na solidificação desta ideia, esta tese tem o propósito de verificar o potencial de um detector de neutrinos no futuro laboratório de ANDES para a observação de neutrinos vindos da próxima Supernova Galáctica. A observação de tais partículas é de fundamental importância para a compreensão do mecanismo de explosão de estrelas e para inferir ou desvendar propriedades dos neutrinos. Para tal, simulamos o número de eventos para o decaimento Beta inverso e para o espalhamento elástico v - p que seriam obtidos com a próxima supernova com o detector de ANDES considerando diferentes tipos de cintiladores líquidos, levando em conta o efeito MSW. Mostramos que através do espalhamento elástico v - p é possível reconstruir o fluxo total de todos os sabores de neutrinos, energia média e total liberados por neutrinos não-eletrônicos. Além disso, a comparação da razão dos números de eventos que vem de corrente carregada (depende da oscilação) e de corrente neutra (independente de oscilação), nos permite inferir a hierarquia de massa para alguns casos. Adicionalmente, estudamos a contribuição do laboratório de ANDES para a observação do efeito de matéria da Terra ao compararmos dados com outros detectores do Hemisfério Norte. Finalmente, investigamos a precisão angular para determinar a direção de uma supernova apenas usando o registro de neutrinos, que pode ser o caso de Supernovas que formam buracos negros ou sofram efeito de obscurecimento devido a poeira interestelar. / [en] The unique opportunity of construction of the first underground laboratory in the Southern Hemisphere must be grounded with important scientific goals in order to compete with others already existing laboratories around the word. In order to compete with idea as much as possible, this PhD Thesis aims to investigate the potential of a future neutrino detector at the ANDES laboratory to the observation of such particles is of fundamental importance to understanding the mechanism and starbust inferred or unravel properties of neutrinos as mass hierarchy, for example. To this end, we simulate the number of events for inverse beta decay and the elastic scattering of v - p that would be obtained with nearby supernova at the ANDES detector taking into account different types of liquid scintillator ande the phenomenon of MSW effect. We show that through the v - p elastic scattering is possible to reconstruct the total flux of all flavors of neutrinos, total and average energy released by non-electron neutrinos. furthermore, comparison of the ratio of observed and theoretical prediction, the number of the ANDES laboratory to the Northern Hemisphere. Finally, we investigate the angular precision for determining the direction of the supernova only using its neutrinos, which can be the situation when either supernovae collapses forming black holes or obscuration due to interstellar dust.

L’expérience SuperNEMO est conçue pour la recherche de la double désintégration bêta (ββ) sans émission de neutrinos impliquant un neutrino de Majorana (ν ≡ ν̄) massif. Le module démonstrateur de l’expérience est actuellement en cours d’installation au Laboratoire Souterrain de Modane (LSM). La technique de détection utilisée, dite tracko-calo, permet la mesure en énergie des particules traversant le détecteur ainsi qu’une reconstruction complète de leur cinématique.Cette thèse présente la conception, la simulation et l’implémentation d’un système de déclenchement de l’électronique pour le module démonstrateur de SuperNEMO. Le but de ce système est de maximiser l’efficacité de détection pour des évènements ββ ainsi que pour des évènements dits de bruits de fond issus de la radioactivité naturelle tout en réduisant le taux d’acquisition pour des évènements d’autodéclenchement des détecteurs. Un ensemble d’algorithmes de reconnaissances de traces et d’association calorimètre–trajectographe a été développé et implémenté dans les cartes électroniques après validation par des simulations Monte-Carlo. Les objectifs de performance ont été atteints en prenant en compte les différentes contraintes (physique des détecteurs, électronique, temps réel) maximisant les efficacités de détection pour des évènements d’intérêt physique. / The SuperNEMO experiment is designed for the neutrinoless double beta decay (ββ) research involving a massive Majorana neutrino (ν ≡ ν̄). The demonstrator module of the experiment is currently being installed at the Laboratoire Souterrain de Modane (LSM). The so-called tracko-calo detection technique allows the energy measurement of the particles passing through the detector and a complete reconstruction of their kinematics.This thesis presents the design, simulation and implementation of the electronics trigger system for the SuperNEMO demonstrator module. The purpose of this system is to maximize the detection efficiency for ββ events as well as for background events due to natural radioactivity while reducing the acquisition rate caused by spurious events. Pattern recognition and calorimeter-tracker association algorithms have been developed and implemented in electronic boards after validation by Monte-Carlo simulations. The performance targets have been reached, taking into account different constraints (physics of the detectors, electronics, real time) with maximized detection efficiency for events of interest.

Das Felsenkellerlabor ist ein neues Untertagelabor im Bereich der nuklearen Astrophysik. Es befindet sich unter 47 m Hornblende-Monzonit Felsgestein im Stollensystem der ehemaligen Dresdner Felsenkellerbrauerei. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Neutronenuntergrund in Stollen IV und VIII untersucht. Gewonnene Erkenntnisse aus Stollen IV hatten direkten Einfluss auf die geplanten Abschirmbedingungen für Stollen VIII. Die Messung wurde mit dem HENSA-Neutronenspektrometer durchgeführt, welches aus polyethylenmoderierten ³He-Zählrohren besteht. Mit Hilfe des Monte-Carlo Programmes FLUKA zur Simulation von Teilchentransport werden für das Spektrometer die Neutronen-Ansprechvermögen bestimmt. Für jeden Messort wird außerdem eine Vorhersage des Neutronenflusses erstellt und die Labore hinsichtlich der beiden Hauptkomponenten aus myoneninduzierten Neutronen und Gesteinsneutronen aus (α,n)-Reaktionen und Spaltprozessen kartografiert. Die verwendeten Mess- und Analysemethoden finden in einer neuen Messung am tiefen Untertagelabor LSC Canfranc Anwendung. Erstmalig werden im Rahmen dieser Arbeit vorläufige Ergebnisse vorgestellt. Des Weiteren werden Strahlenschutzsimulationen für das Felsenkellerlabor präsentiert, welche den strahlenschutztechnischen Rahmen für die wissenschaftliche Nutzung definieren. Dabei werden die für den Sicherheitsbericht des Felsenkellers verwendeten Werte auf die Strahlenschutzverordnung 2018 aktualisiert. Letztlich werden Experimente an der Radiofrequenz-Ionenquelle am Felsenkeller vorgestellt, die im Rahmen dieser Arbeit technisch betreut wurde. Dabei werden Langzeitmessungen am übertägigen Teststand am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf präsentiert.:1 Einführung und Motivation 2 Grundlagen 3 Der Dresdner Felsenkeller 4 Neutronenflussmessungen am Felsenkeller 5 Auswertung der Neutronenraten 6 Messung am LSC Canfranc 7 Strahlenschutz am Felsenkeller 8 Die Radiofrequenz-Ionenquelle am Felsenkeller 9 Zusammenfassung A Technische Angaben zu den verwendeten Zählern B Aufbauskizzen der Detektoren C WinBUGS Pulshöhenspektren D Savitzky-Golay-Filter Fits E Entfaltung mit Gravel F Omega-Variation mit Gravel G Aktivierungssimulationen

Le principal objectif de ce travail est le développement, l'application et la validation de nouveaux traceurs hydrogéologiques sur la base de signatures spectrales spécifiques des matières organiques dissoutes (MOD) et du suivi de leur évolution dans les hydrosystèmes karstiques méditerranéens. Pour cela, de nombreuses analyses hydrodynamiques et hydrochimiques ont été réalisées, et plusieurs méthodes de caractérisation de la MOD ont été utilisées. Le travail s'est alors fondé sur l'étude de différents niveaux du bassin expérimental de la Fontaine de Vaucluse (sol, épikarst et zone non saturée), grâce à un accès privilégié rendu possible par le Laboratoire Souterrain à Bas Bruit de Rustrel-Pays d'Apt (Vaucluse, France). Un bon traceur hydrogéologique requiert des caractéristiques particulières (solubilité dans l'eau, stabilité, tendance faible à l'adsorption, limite de détection faible et des variations bien identifiables). Les composés organiques correspondant le mieux à ces critères sont des substances dérivées de la décomposition de la lignine. Leurs différentes caractéristiques et leurs faibles concentrations dans l'hydrosystème poussent à utiliser des modes de détection suffisamment sensibles tels que la spectrométrie de fluorescence et la Résonance Paramagnétique Électronique (RPE). L’application conjointe des analyses en RPE et en spectrofluorimétrie sur les lixiviats de sols et les eaux souterraines du LSBB permet de proposer deux protocoles de traçages hydrogéologiques. Le premier concerne la détermination des zones superficielles de sol appartenant au bassin d’alimentation des écoulements suivis. Le second, s'appuyant notamment sur l'évolution et la dynamique des MOD dans l'hydrosystème, correspond au développement de traceurs quantitatifs du temps de transit de l'eau pouvant s’appliquer de manière évènementielle par le marquage d’une période particulière de leur variation, ou en continu permettant ainsi le suivi des variations du temps de transit. Enfin, le rapprochement des résultats obtenus par ces nouveaux traceurs organiques avec ceux d'un traceur isotopique (l'oxygène 18) a permis de tester la validité des calculs du temps de transit, mais aussi de démontrer leur complémentarité / The aim of this study is to develop, apply and validate new hydrogeological tracers, based on specific spectral fingerprints of Dissolved Organic Matter (DOM), and a monitoring of their evolution in Mediterranean karstic hydrosystems. Many hydrodynamic and hydrochemical analyses were made, and several DOM characterization methods were used. The basis of this work is therefore the study of different levels of Fontaine de Vaucluse experimental basin (soil, epikarst and unsaturated zone), thanks to a privileged access : the Low-Noise Underground Laboratory of Rustrel - Pays d’Apt (Vaucluse, France). Good hydrogeological tracers require specific characteristics (water solubility, stability, a low tendency to adsorption, a low detection limit and identifiable variations). Organic compounds, corresponding to these criterions at best, are lignin-derived compounds. Their different characteristics and their low concentrations in the hydrosystem drive us to use sensitive enough detection methods, such as fluorescence spectrometry and Electronic Paramagnetic Resonance (EPR). Linked application of EPR and spectrofluorimetric analyses of leachate soil and LSBB groundwater allow to develop two hydrogeological tracing protocols. The first one concerns the determination of upper soil zone, which belongs to monitoring flow catchment area. The second one, using the evolution and the dynamics of DOM in the hydrosystem, corresponds to the development of transit time qualitative tracers, which apply either in an event-driven way by the marking of specific period of their variations, or continuously allowing the monitoring of transit time variations. Finally, the comparison between the results obtained by these new organic tracers and by an isotopic tracer (18 Oxygen) allows to validate transit time calculations and prove their complementarity