Indian National Gamma Array

भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे

Indian National Gamma Array

भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरेके बारे में

वर्ष 2000 के प्रारंभ में जब उपलब्ध संसाधनों को साझा करने हेतु विभिन्न संस्थानों (TIFR External website that opens in a new window, BARC External website that opens in a new window, SINP External website that opens in a new window, VECC External website that opens in a new window, UGC-DAE CSR and External website that opens in a new window IUAC External website that opens in a new window) के बीच एक औपचारिक समझौता किया गया तो γ -स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए एक राष्ट्रीय सुविधा की अवधारणा ने साकार रूप लिया। यह कल्पना की गई थी कि लगभग 4π कवरेज वाले कॉम्पटन-सप्रेस्ड क्लोवर संसूचकों से युक्त एक भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे को एक राष्ट्रीय सुविधा के रूप में स्थापित किया जाएगा।

यह निर्णय लिया गया कि यह सुविधा एक स्थान पर न्यूनतम एक वर्ष के ठहराव के साथ भारत में तीन त्वरक प्रयोगशालाओं के बीच घूर्णन करेगा। इस परियोजना के लिए भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग से बड़ी धनराशि प्राप्त हुई है। क्लॉवर संसूचक जो संस्थानों के पास उपलब्ध थे, उन्हें लक्ष्य से 24 सेमी की दूरी पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जिसके साथ एंटी-कॉम्पटन शील्ड लक्ष्य पर 30 डिग्री के कोण को कम करते थे जिसके परिणामस्वरूप, अधिकतम 24 क्लोवर संसूचकों को 4π ज्यामिति में समायोजित किया जा सकता है। Ge क्रिस्टल द्वारा कुल कवरेज 4π का लगभग 25% है, जो 5% की कुल फोटोपीक दक्षता के अनुरूप है। इस तरह की प्रणाली को तिहरे (γ-γ-γ) या उससे अधिक संताप पर डेटा एकत्र करने के लिए अनुकूलित किया जाएगा। मौजूदा बुनियादी ढांचे के साथ क्रमशः 2001,2003 और 2005 में TIFR, IUAC और VECC में क्लोवर संसूचकों की कम संख्या के साथ तीन अभियान चलाए गए।

24 क्लोवर संसूचक रखने के लिए अं. वि. त्व. के. में यांत्रिक सहायता संरचना का निर्माण वर्ष 2007 के आरंभिक दिनों में शुरू किया गया था और इसे वर्ष 2007 के मध्य तक पूरा किया गया था और यह निर्णय लिया गया कि 2007-2008 के दौरान पूर्ण भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे के साथ पहला अभियान अं. वि. त्व. के. में होगा। यांत्रिक संरचना, केबलिंग और इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल की स्थापना अगस्त 2007 से शुरू हुई। सभी सहयोगी संस्थानों से संसूचक और शील्ड जनवरी 2008 तक प्राप्त हो गए थे। भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे किरण-पुंज रैखिक पर किरण-पुंज के परिवहन को अनुकूलित करने के लिए पहला सुविधा परीक्षण फरवरी 2008 में किया गया था। मार्च से जून, 2008 के दौरान भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे सुविधा के साथ प्रयोगों का पहला सिलसिला शुरू किया गया था।

विशेषताएँ

तकनीकी विवरण

  • भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे लगभग 4π ज्यामितीय कवरेज के साथ कॉम्पटन-सप्रेस्ड क्लोवर संसूचकों की एक श्रृंखला है।
  • व्यक्तिगत ढालें लक्ष्य पर 30o नीचे होती हैं।
  • ऐरे में अधिकतम 24 क्लोवर संसूचकों को समायोजित किया जा सकता है।
  • भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे की कुल फोटोपीक दक्षता 5% है।
  • सरणी को γ-γ-γ और उच्चतर परत डेटा के लिए अनुकूलित किया गया है।
  • भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे का उपयोग CsI आधारित आवेशित कण संसूचक ऐरे जैसे सहायक संसूचकों के साथ किया जा सकता है।
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किरण-पुंज रेखा

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किरण-पुंज रैखिक को डिजाइन करने में प्रमुख चुनौतियों में से एक एंटी-कॉम्पटन शील्ड के समांतरित्र के बीच किरण-पुंज अक्ष के साथ 7.5 सेमी का एक छोटा निकास था। ऐरे के अंदर 6 सेमी व्यास (ऊपर-बाईं आकृति) की एक स्टेनलेस स्टील किरण-पुंज ट्यूब का उपयोग किया गया है। पिछले ऐरे किरण-पुंज लाइन से छेड़छाड़ किए बिना अपनी मार्गदर्शिका रेल पर वापस खिसक सकती है। कक्ष की दीवारों में γ-किरणों के क्षीणन को कम करने के लिए प्रकीर्णन कक्ष 2" व्यास की कांच की नली से बना है। विल्सन सील कपलिंग का उपयोग दोनों सिरों पर स्कैटरिंग चैम्बर और किरण-पुंज ट्यूबों के बीच किया जाता है। लक्ष्य को किरण-पुंज ट्यूब के साथ डाली गई चार छड़ों पर लगाया जाता है। लक्ष्य के नीचे की ओर किरण-पुंज ट्यूब को आगे की सरणी की यांत्रिक संरचना पर मजबूती से लगाया जाता है।

ऐरे के बाहर, किरण-पुंज के परिवहन के लिए 4" व्यास के स्टेनलेस स्टील ट्यूबों का उपयोग किया जाता है। किरण-पुंज रैखिक में समर्पित घरेलू निर्मित नियंत्रण इकाई के साथ एक रोटरी पंप द्वारा समर्थित एक टर्बो-आणविक पंपिंग प्रणाली स्थापित की गई है। वर्तमान रीडआउट के साथ 5 मिमी व्यास का एक हटाने योग्य कॉलिमेटर लक्ष्य के 1.5 मीटर पूर्व रखा जाता है। वास्तविक संचालन में, इस कॉलिमेटर द्वारा मापी गई विद्युत धारा को लक्ष्य पर किरण-पुंज को केंद्रित करने के लिए न्यूनतम किया जाता है।

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आधारभूत संरचना

स्वचालित LN2 पूरक प्रणाली

क्लोवर संसूचकों के लिए एक स्वचालित तरल नाइट्रोजन भरने की प्रणाली (LN2) प्रदान करने के लिए एम्बेडेड PC के साथ एक समर्पित घर-निर्मित नियंत्रक विकसित किया गया है। LN2 की आपूर्ति 1000 I डेवर (आई.एन.ओ.एक्स. द्वारा निर्मित) से होती है जिसे समय-समय पर (2 दिनों में एक बार) किरण-पुंज हॉल के बाहर रखे गए बड़े डेवर (20,000 I) से भरा जा सकता है। LN2 का वितरण पिछले ऐरे के सोलह संसूचकों के लिए फोर -कॉलम मैनिफोल्ड कैटरिंग और अगले ऐरे के आठ संसूचकों के लिए एक और टू-कॉलम मैनिफोल्ड कैटरिंग के साथ किया जाता है।

जेफरसन के विद्युत संचालित निम्नतापी वाल्व (1/2′′ के व्यास, जो सामान्यत: बंद रहते हैं) संसूचकों के लिए LN2 के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए नियोजित हैं। इन्हें लिनक्स ऑपरेटिंग सिस्टम में काम करने वाले लिनसर्व प्रोग्राम द्वारा सॉफ्टवेयर नियंत्रण के तहत संचालित किया जा सकता है। क्लोवर संसूचकों के अतिप्रवाह द्वार और भरने वाले मैनिफोल्डों पर तापमान को प्लैटिनम प्रतिरोध थर्मामीटर (पीटी100) का उपयोग करके मापा जाता है और वाल्वों को अतिभराव की स्थिति में बंद कर दिया जाता है। एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस उपयोगकर्ता को व्यक्तिगत संसूचकों की भरने की स्थिति की निगरानी करने में सक्षम बनाता है। संसूचक दिन में दो बार स्वचालित रूप से भर जाते हैं।

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विद्युत शक्ति और सिग्नल केबलिंग

भारतीय राष्ट्रीय गामा ऐरे के लिए विभिन्न उप-प्रणालियों के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स सर्ज प्रोटेक्शन सर्किटरी के साथ UPS द्वारा संचालित 19″ उपकरण रैक पर लगाए गए हैं। दो रैक का उपयोग LN2 नियंत्रण वाल्व को स्थापित करने के लिए किया जाता है और दो रैक का उपयोग क्लोवर संसूचक और एंटी-कॉम्पटन शील्ड के लिए उच्च वोल्टेज आपूर्ति के लिए किया जाता है। संसूचकों से ऊर्जा और समय संकेतों को RG58 संकेत केबलों का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक्स कक्ष में ले जाया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक्स कक्ष में केबल के छोर को तीन पैच पैनलों में बांटा जाता है। RG172 केबलों का उपयोग पैच पैनलों और इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल के बीच परस्पर संबंध के लिए किया जाता है।

इलेक्ट्रानिक्स और डाटा अधिग्रहण प्रणाली

कक्ष में विकसित किए गए NIM और CAMAC मॉड्यूल

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घर में बने क्लोवर मॉड्यूल का उपयोग क्लोवर संसूचक और एंटी-कॉम्पटन शील्ड से ऊर्जा संकेतों को संसाधित करने के लिए किया जाता है। कॉम्पटन-दमन के लिए समय तर्क के साथ-साथ डेटा संग्रह और संचय अस्वीकृति के लिए आवश्यक स्ट्रोब की पीढ़ी को भी इस मॉड्यूल में सम्मिलित किया गया था। क्लोवर सेगमेंट के शेपिंग प्रवर्धकों की उन्नत सेटिंग को 4 मेगाइलेक्ट्रॉन वोल्ट श्रेणी में रखा जाता है। एक NIM बिन का उपयोग चार क्लोवर मॉड्यूल को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है। γ-किरणों की बहुलता बनाने और एक CAMAC क्रेट के माध्यम से डेटा एकत्र करने के लिए आठ संसूचकों को एक इकाई में समूहीकृत किया गया है। आयोजन चयन के लिए तीनों क्रेट से संयुक्त बहुलता का उपयोग किया जाता है।

गृह-निर्मित नया सामान LPCC CAMAC मॉड्यूल को लिस्ट प्रोसेसर (LP) और क्रेट कंट्रोलर (CC) के संयोजन से तैयार किया गया है जो 1700 किलो बाइट प्रति सेकंड तक डेटा संग्रह दर को सक्षम बनाता है। तीन CAMAC क्रेट, जिनमें से प्रत्येक में चार 14 बिट, 8 चैनल गृह-निर्मित AD814 ADC होते हैं, का उपयोग सभी कॉम्पटन-सप्रेस्ड क्लोवर संसूचकों से डेटा एकत्र करने के लिए किया जाता है। पहले CAMAC क्रेट में ट्रिगर जनरेटर होता है जो इवेंट ट्रिगर को टिकाता है और इसे तीन क्रेट के बीच डेटा के समकालीनता को बनाए रखने के लिए संबंधित क्रेट के ट्रिगर रिसीवर मॉड्यूल के माध्यम से अन्य दो CAMAC क्रेट में प्रेषित करता है। TDCs (फिलिप्स 7186) का उपयोग प्रत्येक CAMAC क्रेट में हार्डवेयर बिट पैटर्न बनाने के लिए किया जाता है। हार्डवेयर बिट पैटर्न आधारित डेटा संग्रह (CNAF सूची प्रत्येक क्रेट के TDC's में प्रत्येक घटना के लिए उठाए गए बिट्स के अनुसार बदलती रहती है) भी डेटा रीडआउट में बिना प्रतिरोध के कारण अधिक डेटा संग्रह करने में सक्षम होता है। डेटा संग्रह सॉफ्टवेयर CANDLE स्थानीय डेटा अभिलेखीय प्रणाली के साथ एक समर्पित PC में चलाया जाता है। सभी बायस सप्लाई, एनालॉग प्रक्रमन मॉड्यूल और एनालॉग से डिजिटल परिवर्तक (TDC को छोड़कर) को कक्ष में ही तैयार किया गया है।

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ट्रिगर लॉजिक

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डाटा दर

120 पैरामीटर के बहु-दर रीडआउट के लिए, TDC के हार्डवेयर बिट पैटर्न रीडआउट के आधार पर हार्डवेयर प्रतिरोध में सक्षम है। ट्रिपल्स (γ-γ-γ) मोड में, औसतन निष्क्रिय अंतराल लगभग 45 μs है। 60-80 ke/s की कुल एकल (γ) दर के लिए विशिष्ट संयोग गणना दर थी ~ 12 ke/s (γ-γ) युग्म और 3-4 ke/s (γ-γ-γ) ट्रिपल्स बहुगुणित वितरण का एक दोलनदर्शी चिन्ह बाएं चित्र में दर्शाया गया है।

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People

Scientists:

Alumni

  • Pradip Datta (2001-2008)

    Topic: High Spin Spectroscopy of Neutron Rich Nuclei in Mass-100 Region

    Affiliation: Ananda Mohan College/ Saha Institute of Nuclear Physics Kolkata, India

    Present Affiliation: Ananda Mohan College, Kolkata

  • Krishichayan (2002-2007)

    Topic: Study of high spin states in nuclei around magic shell closure

    Affiliation: UGC-DAE Consortium for Scientific Research/ University of Calcutta

    Present Affiliation: Triangle Universities Nuclear Laboratory, Duke University, USA

  • Anagha Chakraborty (2002-2008)

    Topic: Spectroscopy of Nearly Spherical Nuclei at Higher Angular Momentum

    Affiliation: UGC-DAE Consortium for Scientific Research/ University of Calcutta

    Present Affiliation: Department of Physics, Visva-Bharati, Santiniketan, West Bengal

  • Rajesh Thakur (2002-2008)

    Topic: Study of Nuclear level structure at high excitation and angular momentum Via gamma-ray spectroscopy

    Affiliation: Panjab University, Chandigarh

    Present Affiliation: JCDAV College Dasuya, Hoshiarpur (Affiliated to PU)

  • Rajarshi Raut (2002-2009)

    Topic: Nuclear Structure Studies in the Vicinity of N=82 Shell Closure

    Affiliation: Saha Institute of Nuclear Physics (University of Calcutta)

    Present Affiliation: UGC-DAE CSR, Kolkata Centre

  • Anukul Dhal (2002-2010)

    Topic: Study of High Spin States in 139Pm, 137Pm and 78Kr : Role of Intruder Orbitals

    Affiliation: Banaras Hindu University, Varanasi

    Present Affiliation: ELI-NP, Romania

  • Rishi Kumar Sinha (2002-2012)

    Topic: Nuclear Structure Studies of Exotic Nuclei

    Affiliation: Banaras Hindu University, Varanasi

    Present Affiliation: NIL

  • Tumpa Bhattacharjee (2004-2009)

    Topic: Nuclear Structure Studies in La-Ce Region

    Affiliation: Variable Energy Cyclotron Centre

    Present Affiliation: Variable Energy Cyclotron Centre

  • Samarjit Sihotra (2004-2009)

    Topic: Nuclear structure studies in A~100-130 mass region

    Affiliation: Panjab University, Chandigarh

    Present Affiliation: Panjab University, Chandigarh

  • Santosh Roy (2004-2013)

    Topic: Interplay of collective and magnetic rotation in nuclei of mass 100 region

    Affiliation: SNBNCBS/SINP West Bengal Univ. of Tech

    Present Affiliation: Inter University Centre for Astronomy & Astrophysics, Pune

  • Tarkeshwar Trivedi (2005-2010)

    Topic: Study of Spectroscopic Properties of Proton Rich Nuclei

    Affiliation: University of Allahabad

    Present Affiliation: Guru Ghasidas Vishwavidyalaya, Bilaspur

  • Dinesh Negi (2005-2011)

    Topic: High spin spectroscopy of nuclei in the mass A~110 region

    Affiliation: Jawaharlal Nehru University

    Present Affiliation: Tata Institute of Fundamental Research, Colaba, Mumbai

  • Deepika Choudhury (2007-2012)

    Topic: Search of New Coupling Schemes in Nuclei in 110 mass region

    Affiliation: Indian Institute of Technology Roorkee

    Present Affiliation: Indian Institute of Technology Ropar

  • Ritwika Chakrabarti (2007-2013)

    Topic: Spectroscopic study of A~30 nuclei spanning the region from the valley of stability towards the island of inversion

    Affiliation: UGC-DAE Consortium for Scientific Research/ University of Calcutta

    Present Affiliation: Department of Physics, University of Mumbai

  • Surender Kumar (2008-2014)

    Topic: Nuclear structure studies in vicinity of the z=50 shell closure through the fusion-evaporation reactions

    Affiliation: Panjab University, Chandigarh

    Present Affiliation: Govt. College, Bassa (Gohar) Distt. Mandi (H.P.)

  • Ritika Garg (2008-2015)

    Topic: Nuclear Structure Studies in A = 135 Mass Region: Search for Magnetic Rotation Phenomenon

    Affiliation: University of Delhi

    Present Affiliation: University of Delhi

  • Navneet Kaur (2009-2016)

    Topic: Nuclear structure studies in mass A=130region

    Affiliation: Panjab University, Chandigarh

    Present Affiliation: S.A. Jain College, Ambala City

  • S S Bhattacharjee (2010-2017)

    Topic: Nuclear Structure studies of transitional nuclei

    Affiliation: University of Calcutta

    Present Affiliation: TRIUMF, Vancouver, Canada

  • Vipenpal Singh (2011-2017)

    Topic: In-beam nuclear structure studies of some neutron deficient nuclei in 100 mass region

    Affiliation: Panjab University, Chandigarh

    Present Affiliation: Guru Nanak National College Doraha, Ludhiana Punjab

  • Siddarth Rai (2012-2019)

    Topic: Nuclear Structure Studies in Mass Region A~60

    Affiliation: Visva-Bharati, Santiniketan

    Present Affiliation: Department of Physics, Salesian College, Siliguri

  • Kshetrimayum Rojeeta Devi (2012-2018)

    Topic: High Spin Features of Nuclear Structure in Mass A=130 Region

    Affiliation: University of Delhi

    Present Affiliation: Inter-University Accelerator Centre, New Delhi

  • Saikat Chakraborty (2012-2019)

    Topic: Collective and non-collective states in transitional nuclei

    Affiliation: Banaras Hindu University, Varanasi

    Present Affiliation: Inter-University Accelerator Centre, New Delhi

  • Pragati (2013-2018)

    Topic: Gamma Spectroscopy of Trans-lead Nuclei

    Affiliation: Indian Institute of Technology, Roorkee

    Present Affiliation: Indian Institute of Technology, Roorkee

  • Shashi Shekher Tiwary (2013-2020)

    Topic: In-beam γ-ray spectroscopy of transitional nuclei

    Affiliation: Banaras Hindu University, Varanasi

    Present Affiliation: Banaras Hindu University, Varanasi

  • S Gholam Wahid (2014-2020)

    Topic: Novel Shapes and Symmetries in Heavy Nuclei

    Affiliation: UM-DAE Center for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai

    Present Affiliation: UM-DAE Center for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai

Scholars

  • M. Kumar Raju

    Department of Nuclear Physics Andhra Uni., Visakhapatnam India

  • G. Jnaneshwari

    Department of Nuclear Physics Andhra Uni., Visakhapatnam India

Publication

  • Systematics of antimagnetic rotation in even-even Cd isotopes,

    Santosh Roy, S. Chattopadhyay, Pradip Datta,
    S. Pal, S. Bhattacharya, R.K. Bhowmik, A. Goswami, H.C.
    Jain, R. Kumar, S. Muralithar, D. Negi, R. Palit, R.P. Singh,
    Phys. Lett. B 694 (2011) 322.

  • Indian National Gamma Array at IUAC

    S. Bhowal, C. Lahiri, R. Raut, P. Singh, M.K. Raju, A. Goswami, A.K.
    Singh, S. Bhattacharya, T. Bhattacharjee, G. Mukherjee,
    S. Bhattacharyya, S. Muralithar, R.K. Bhowmik, N. Madhavan,
    R.P. Singh, G. Gangopadhyay, J.Phys.(London) G 38 (2011) 035105.

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Dr. S. Muralithar

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