✖


Jump to content

Обнаружение нейтронов

Наука с нейтронами
Фонды
Рассеяние нейтронов
Другие приложения
Инфраструктура
Нейтронные установки

Обнаружение нейтронов — это эффективное обнаружение нейтронов , попадающих в удачно расположенный детектор . Есть два ключевых аспекта эффективного обнаружения нейтронов: аппаратное обеспечение и программное обеспечение. Аппаратное обеспечение обнаружения относится к типу используемого детектора нейтронов (наиболее распространенным сегодня является сцинтилляционный детектор ) и к электронике, используемой в установке обнаружения. Кроме того, аппаратная установка также определяет ключевые экспериментальные параметры, такие как расстояние источник-детектор, телесный угол и экранирование детектора. Программное обеспечение для обнаружения состоит из инструментов анализа, которые выполняют такие задачи, как графический анализ для измерения количества и энергии нейтронов, попадающих в детектор.

Базовая физика

[ редактировать ]

Признаки, по которым можно обнаружить нейтрон

[ редактировать ]

Атомные и субатомные частицы обнаруживаются по сигнатуре, которую они создают при взаимодействии с окружающей средой. Взаимодействия являются результатом фундаментальных характеристик частиц.

  • Заряд: Нейтроны являются нейтральными частицами и не ионизируются напрямую; следовательно, их сложнее обнаружить напрямую, чем заряженные частицы. Кроме того, на траектории их движения лишь слабо влияют электрические и магнитные поля.
  • Масса: Масса нейтрона 1,008 664 9156 (6) у. [1] не обнаруживается напрямую, но влияет на реакции, с помощью которых его можно обнаружить.
  • Реакции: Нейтроны реагируют с рядом материалов посредством упругого рассеяния с образованием ядра отдачи, неупругого рассеяния с образованием возбужденного ядра или поглощения с трансмутацией образовавшегося ядра. Большинство подходов к обнаружению основаны на обнаружении различных продуктов реакции.
  • Хотя нейтроны имеют магнитный момент -1,913 Магнитный момент : 0427 (5)   мкН . , методы определения магнитного момента слишком нечувствительны, чтобы их можно было использовать для обнаружения нейтронов
  • Электрический дипольный момент: по прогнозам, нейтрон будет иметь лишь крошечный электрический дипольный момент , который еще не обнаружен. Следовательно, это не является жизнеспособной сигнатурой обнаружения.
  • Распад: вне ядра свободные нейтроны нестабильны и имеют среднее время жизни 885,7 ± 0,8 с (около 14 минут 46 секунд). [1] Свободные нейтроны распадаются путем испускания электрона и электронного антинейтрино с образованием протона. Этот процесс известен как бета-распад : [2]

н 0
→
п +
+
и −
+
н
и .
Хотя
п +
и
и −
образующиеся в результате распада нейтрона могут быть обнаружены, скорость распада слишком мала, чтобы служить основой для практической детекторной системы.

Классические варианты обнаружения нейтронов

[ редактировать ]

В результате этих свойств обнаружение нейтронов делится на несколько основных категорий: [3]

  • Реакции поглощения с быстрыми реакциями - нейтроны низкой энергии обычно обнаруживаются косвенно посредством реакций поглощения. Типичные используемые поглотительные материалы имеют высокие сечения поглощения нейтронов и включают гелий-3 , литий-6 , бор-10 и уран-235 . Каждый из них реагирует выбросом ионизированных частиц высокой энергии, след ионизации которых можно обнаружить рядом способов. Обычно используемые реакции включают 3 Он(н,р) 3 ЧАС, 6 Ли (п, т) 4 Он, 10 Б(п,α) 7 Ли и деление урана. [3]
  • Процессы активации. Нейтроны могут быть обнаружены путем реакции с поглотителями в ходе радиационного захвата , расщепления или аналогичной реакции, в результате чего образуются продукты реакции, которые затем распадаются через некоторое время, высвобождая бета-частицы или гамма- излучение . Выбранные материалы (например, индий , золото , родий , железо ( 56 Fe(n,p) 56 Mn), алюминий ( 27 Al(n,α) 24 Na), ниобий ( 93 Нб(п,2п) 92 м Nb) и кремний ( 28 Si(n,p) 28 Al)) имеют чрезвычайно большие сечения захвата нейтронов в очень узком диапазоне энергий. Использование нескольких образцов поглотителя позволяет охарактеризовать энергетический спектр нейтронов. Активация также позволяет восстановить историческое нейтронное облучение (например, судебно-медицинскую реконструкцию нейтронного облучения во время аварийной критичности ). [3]
  • Реакции упругого рассеяния (также называемые отдачей протонов). Нейтроны высокой энергии обычно обнаруживаются косвенно посредством упругого рассеяния реакций . Нейтроны сталкиваются с ядрами атомов в детекторе, передавая энергию этим ядрам и создавая ионы, которые обнаруживаются. Поскольку максимальная передача энергии происходит тогда, когда масса атома, с которым сталкивается нейтрон, сравнима с массой нейтрона, водородосодержащие [4] материалы часто являются предпочтительной средой для таких детекторов. [3]

Типы детекторов нейтронов

[ редактировать ]

Пропорциональные детекторы газа

[ редактировать ]

Газовые пропорциональные детекторы можно адаптировать для обнаружения нейтронов. Хотя нейтроны обычно не вызывают ионизацию , добавление нуклида с высоким нейтронным сечением позволяет детектору реагировать на нейтроны. Обычно для этой цели используются нуклиды: гелий-3 , литий-6 , бор-10 и уран-235 . Поскольку эти материалы, скорее всего, вступят в реакцию с тепловыми нейтронами (т.е. нейтронами, которые замедлились до равновесия с окружающей средой), их обычно окружают замедляющими материалами, чтобы уменьшить их энергию и повысить вероятность обнаружения.

Обычно необходимы дальнейшие уточнения, чтобы отличить нейтронный сигнал от воздействия других типов излучения. Поскольку энергия теплового нейтрона относительно невелика, реакции с заряженными частицами дискретны (т.е. по существу моноэнергетические и лежат в узком диапазоне энергий), в то время как другие реакции, такие как гамма-реакции, охватывают широкий диапазон энергий, можно различать источники.

Как класс, детекторы ионизации газа измеряют количество ( скорость счета ), а не энергию нейтронов.

3 Газонаполненные пропорциональные детекторы

[ редактировать ]

Гелий-3 является эффективным материалом для детектора нейтронов, поскольку он реагирует, поглощая тепловые нейтроны, создавая 1 Рука 3 Н ион. Его чувствительность к гамма-излучению незначительна, что делает его очень полезным детектором нейтронов. К сожалению, поставка 3 Он ограничен производством в качестве побочного продукта распада трития (период полураспада которого составляет 12,3 года); тритий производится либо в рамках оружейных программ в качестве ракеты-носителя ядерного оружия, либо как побочный продукт работы реактора.

BF 3 Газонаполненные пропорциональные извещатели

[ редактировать ]

Поскольку элементарный бор не является газообразным, в нейтронных детекторах, содержащих бор, можно альтернативно использовать трифторид бора (BF 3 ), обогащенный до 96% бора-10 (природный бор составляет 20%). 10 Б, 80% 11 Б). [5] Трифторид бора очень токсичен.Чувствительность этого детектора составляет около 35-40 имп/нв (отсчетов в секунду на поток нейтронов), тогда как чувствительность детектора с борной футеровкой составляет около 4 имп/нв. Это связано с тем, что в покрытом бором n реагирует с бором и, следовательно, образует ионные пары внутри слоя. Следовательно, возникающие заряженные частицы (Альфа и Ли) теряют часть своей энергии внутри этого слоя. Заряженные частицы низкой энергии не могут достичь газовой среды ионизационной камеры. Следовательно, количество ионизации, возникающей в газе, также меньше.

В то время как в наполненном газом BF3 N реагирует с B в газе, а полностью энергичные альфа и Li способны производить больше ионизации и давать больше импульсов.

Пропорциональные детекторы с борной футеровкой

[ редактировать ]

С другой стороны, газонаполненные пропорциональные счетчики с борной футеровкой реагируют аналогично газонаполненным пропорциональным детекторам BF 3 , за исключением того, что стенки покрыты 10 Б. В этой конструкции, поскольку реакция происходит на поверхности, только одна из двух частиц уйдет в пропорциональный счетчик.

Сцинтилляционные детекторы нейтронов

[ редактировать ]

К сцинтилляционным детекторам нейтронов относятся жидкие органические сцинтилляторы, [6] кристаллы, [7] [8] пластик, стекло [9] и сцинтилляционные волокна. [10]

Нейтронно-чувствительные сцинтилляционные детекторы из стекловолокна

[ редактировать ]

сверкающий 6 О литиевом стекле для регистрации нейтронов впервые сообщалось в научной литературе в 1957 году. [11] а ключевые достижения были достигнуты в 1960-х и 1970-х годах. [12] [13] Сцинтилляционное волокно было продемонстрировано Аткинсоном М. и др. в 1987 году [14] а основные успехи были достигнуты в конце 1980-х и начале 1990-х годов в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, где она была разработана как засекреченная технология. [15] [16] [17] [18] [19] Он был рассекречен в 1994 году и впервые получил лицензию Oxford Instruments в 1997 году, а затем был передан Nucsafe в 1999 году. [20] [21] [22] Волокно и волоконные детекторы в настоящее время производятся и продаются на коммерческой основе компанией Nucsafe, Inc. [23]

Сверкающие стеклянные волокна работают за счет включения 6 Ли и Се 3+ в объемный состав стекла. 6 Li имеет высокое сечение поглощения тепловых нейтронов через 6 Li(n,α) реакция. Поглощение нейтронов приводит к образованию иона трития, альфа-частицы и кинетической энергии. Альфа-частица и тритон взаимодействуют со стеклянной матрицей, вызывая ионизацию, которая передает энергию Ce. 3+ ионов и приводит к излучению фотонов с длиной волны 390–600 нм в виде возбужденного состояния Ce. 3+ ионы возвращаются в основное состояние. В результате этого события возникает вспышка света в несколько тысяч фотонов на каждый поглощенный нейтрон. Часть сцинтилляционного света распространяется по стекловолокну, которое действует как волновод. Концы волокон оптически соединены с парой фотоумножителей (ФЭУ) для обнаружения всплесков фотонов. Детекторы можно использовать для обнаружения как нейтронов, так и гамма-лучей, которые обычно различаются с помощью дискриминации по высоте импульса. Были предприняты значительные усилия и достигнут прогресс в снижении чувствительности волоконных детекторов к гамма-излучению. Оригинальные детекторы страдали от ложных нейтронов в гамма-поле 0,02 мР. Усовершенствования конструкции, процессов и алгоритмов теперь позволяют работать в гамма-полях до 20 мР/ч ( 60 Ко).

Сцинтилляционные волоконные детекторы обладают превосходной чувствительностью, прочностью и быстрым синхронизацией (~60 нс), что обеспечивает большой динамический диапазон скорости счета. Детекторы имеют то преимущество, что им можно придать любую желаемую форму и сделать их очень большими или очень маленькими для использования в различных приложениях. [24] Кроме того, они не полагаются на 3 Он или любое сырье, доступность которого ограничена, и не содержит токсичных или регулируемых материалов. Их производительность соответствует или превосходит 3 He-трубки для общего подсчета нейтронов из-за более высокой плотности веществ, поглощающих нейтроны, в твердом стекле по сравнению с газообразным под высоким давлением. 3 Он. [24] Несмотря на то, что сечение тепловых нейтронов 6 Ли низкий по сравнению с 3 He (940 барнов против 5330 барнов), плотность атомов 6 Li в волокне в пятьдесят раз больше, что дает преимущество в отношении эффективной плотности захвата примерно 10:1.

ЛиКаАлФ 6

[ редактировать ]

LiCaAlF 6 — это нейтронно-чувствительный неорганический сцинтилляционный кристалл, который, как и нейтронно-чувствительные сцинтилляционные стекловолоконные детекторы, использует захват нейтронов 6 Ли. Однако в отличие от сцинтилляционных детекторов из стекловолокна 6 Li является частью кристаллической структуры сцинтиллятора, что придает ему естественно высокую яркость. 6 Плотность ли. Для придания кристаллу сцинтилляционных свойств добавляют легирующий агент. Двумя распространенными легирующими агентами являются трехвалентный церий и двухвалентный европий. LiCaAlF 6 , легированный европием , имеет преимущество перед другими материалами: количество оптических фотонов, образующихся при захвате нейтрона, составляет около 30 000, что в 5 раз выше, чем, например, в нейтронно-чувствительных сцинтилляционных стеклянных волокнах. [25] Это свойство облегчает распознавание нейтронных фотонов. Благодаря своей высокой 6 Плотность Li. Этот материал подходит для изготовления легких компактных детекторов нейтронов, в результате чего LiCaAlF 6 использовался для обнаружения нейтронов на больших высотах во время полетов на воздушных шарах. [26] Длительное время распада Eu 2+ легированный LiCaAlF 6 делает его менее подходящим для измерений в условиях высокой радиации, Ce 3+ Легированный вариант имеет более короткое время затухания, но имеет более низкий световыход. [27]

Нейтрон-гамма-сцинтиллятор двойного детектирования NaIL

[ редактировать ]

Кристалл йодида натрия, легированный таллием и литием [NaI(Tl+Li)], также известный как NaIL, обладает способностью обнаруживать гамма-излучение и тепловые нейтроны в одном кристалле с исключительной дискриминацией по форме импульса. 6 Концентрация лития в NaIL и большая толщина могут обеспечить те же возможности обнаружения нейтронов, что и детекторы 3He, CLYC или CLLB, при меньших затратах. 6 Совместное легирование Li (с обогащением 95%) обеспечивает эффективное обнаружение тепловых нейтронов в наиболее известных сцинтилляторах гамма-излучения, сохраняя при этом благоприятные сцинтилляционные свойства стандартного NaI(Tl). NaIL может обеспечить большие объемы детекторов из одного материала как для гамма-излучения, так и для нейтронов по низкой цене за объем. [28] [29] [30]

Полупроводниковые детекторы нейтронов

[ редактировать ]

Существует два основных типа полупроводниковых детекторов нейтронов: первый представляет собой электронные устройства, покрытые нейтронно-реактивным материалом, а второй представляет собой полупроводник, частично состоящий из нейтронно-реактивного материала. [31] Наиболее успешной из этих конфигураций является тип устройства с покрытием, примером может служить обычный планарный кремниевый диод, покрытый либо 10 Б или 6 ЛиФ. [32] [33] Этот тип детектора был впервые предложен Бэбкоком и др. [34] Идея проста. Нейтрон поглощается реактивной пленкой и самопроизвольно испускает энергичные продукты реакции. Продукт реакции может достигать поверхности полупроводника и при попадании в полупроводник образует электронно-дырочные пары. Под действием напряжения обратного смещения эти электроны и дырки дрейфуют через диод, создавая индуцированный ток, обычно интегрируемый в импульсном режиме для формирования выходного напряжения.Максимальная собственная эффективность устройств с однослойным покрытием составляет примерно 5% для тепловых нейтронов (0,0259 эВ), а конструкция и работа подробно описаны в литературе. [35] Ограничение эффективности регистрации нейтронов является следствием самопоглощения продуктов реакции.Например, в пленке бора пробег α-частиц с энергией 1,47 МэВ из 10 Б(п,α) 7 Реакция Li составляет примерно 4,5 микрона, а диапазон тритонов LiF 2,7 МэВ из 10 Б(п,α) 7 Реакция Li составляет примерно 28 микрон. Продукты реакции, возникающие на расстояниях дальше от границы раздела пленка/полупроводник, не могут достичь поверхности полупроводника и, следовательно, не будут способствовать регистрации нейтронов.Устройства, покрытые природным Gd, также исследовались, главным образом из-за его большого микроскопического сечения тепловых нейтронов, составляющего 49 000 барнов. [36] [37] Однако представляющие интерес продукты реакции Gd(n,γ) представляют собой в основном конверсионные электроны с низкой энергией, в основном сгруппированные около 70 кэВ. Следовательно, различие между событиями, индуцированными нейтронами, и событиями гамма-излучения (в основном производящими комптоновские рассеянные электроны) затруднено для полупроводниковых диодов с Gd-покрытием. Компенсированный пиксельный дизайн призван решить проблему. [38] В целом, устройства, покрытые любым 10 Б или 6 Предпочтение отдается LiF главным образом потому, что продукты реакции с энергичными заряженными частицами гораздо легче отличить от фонового излучения.

Низкая эффективность покрытых планарных диодов привела к разработке микроструктурированных полупроводниковых детекторов нейтронов (МСНД). Эти детекторы имеют микроскопические структуры, выгравированные на полупроводниковой подложке, из которых впоследствии формируются штыревые диоды. Микроструктуры заполняют нейтронно-реактивным материалом, обычно 6 ЛиФ, хотя 10 Б был использован. Увеличение площади поверхности полупроводника, прилегающей к реакционноспособному материалу, и повышенная вероятность попадания продукта реакции в полупроводник значительно повышают эффективность обнаружения собственных нейтронов. [39]

Базовая конструкция микроструктурированного полупроводникового детектора нейтронов (МСНД). [40]

Конфигурация устройства MSND была впервые предложена Муминовым и Цвангом. [41] и позже Schelten et al. [42] Спустя годы был изготовлен и продемонстрирован первый работающий образец MSND. [43] , [44] тогда эффективность обнаружения тепловых нейтронов составляет всего 3,3%. С момента этой первоначальной работы MSND достигли эффективности обнаружения тепловых нейтронов более 30%. [45] Хотя MSND могут работать от встроенного потенциала (нулевое приложенное напряжение), они работают лучше всего при подаче 2–3 В. Сейчас над вариантами MSND работают несколько групп. [46] [47] Наиболее удачными видами являются сорта с засыпкой. 6 Материал ЛиФ. MSND в настоящее время производятся и продаются на коммерческой основе компанией Radiation Detection Technologies, Inc. [48] Сообщается, что усовершенствованные экспериментальные версии двусторонних MSND с противоположными микроструктурами на обеих сторонах полупроводниковой пластины имеют эффективность обнаружения тепловых нейтронов более 65%. [49] и теоретически способны обеспечить эффективность более 70%.

Полупроводниковые детекторы, в которых один или несколько составляющих атомов являются нейтронно-реактивными, называются объемными полупроводниковыми детекторами нейтронов. Объемные твердотельные детекторы нейтронов можно разделить на две основные категории: те, которые основаны на обнаружении продуктов реакции заряженных частиц, и те, которые основаны на обнаружении гамма-лучей мгновенного захвата. В общем, детектор нейтронов такого типа сложно изготовить надежно, и в настоящее время он коммерчески недоступен.

Объемные материалы, основанные на эмиссии заряженных частиц, основаны на бор- и литийсодержащих полупроводниках. В поисках объемных полупроводниковых детекторов нейтронов материалы на основе бора, такие как BP, BAs, BN и B 4 C, исследовались больше, чем другие потенциальные материалы. [50] [51] [52] [53] [54] [55]

Полупроводники на основе бора в кубической форме трудно выращивать в виде объемных кристаллов, главным образом потому, что для их синтеза требуются высокие температуры и высокое давление. BP и Bas могут разлагаться на нежелательные кристаллические структуры (от кубической до икосаэдрической формы), если они не синтезированы под высоким давлением. B 4 C также образует икосаэдрические единицы в ромбоэдрической кристаллической структуре, что является нежелательным преобразованием, поскольку икосаэдрическая структура имеет относительно плохие свойства сбора заряда. [56] что делает эти икосаэдрические формы непригодными для регистрации нейтронов.

BN может образовываться в виде простых гексагональных, кубических (цинковая обманка) кристаллов или кристаллов вюрцита, в зависимости от температуры роста, и обычно его выращивают методами тонких пленок. Это простая гексагональная форма BN, наиболее изученная в качестве детектора нейтронов. Методы химического осаждения тонких пленок из паровой фазы обычно используются для получения BP, BA, BN ​​или B 4 C. Эти пленки на основе бора часто выращиваются на подложках Si n-типа, которые могут образовывать pn-переход с Si и, следовательно, изготовьте кремниевый диод с покрытием, как описано в начале этого раздела. Следовательно, нейтронный отклик устройства можно легко принять за объемный отклик, хотя на самом деле это отклик покрытого диода. На сегодняшний день имеется мало свидетельств того, что полупроводники на основе бора производят собственные нейтронные сигналы.

Литий-содержащие полупроводники, относящиеся к соединениям Новотного-Юзы, также исследовались в качестве объемных детекторов нейтронов. Соединение Новотного-Юзы LiZnAs было продемонстрировано в качестве детектора нейтронов; [57] однако синтезировать этот материал сложно и дорого, и сообщалось только о небольших полупроводниковых кристаллах. Наконец, были исследованы традиционные полупроводниковые материалы с нейтронно-реактивными примесями, а именно Si(Li)-детекторы. Нейтроны взаимодействуют с примесью лития в материале и производят энергичные продукты реакции. Однако концентрация легирующей примеси в кремниевых детекторах с дрейфом лития (или других легированных полупроводниках) относительно низка, обычно менее 10 19 см −3 . При вырожденной концентрации Li порядка 10 19 см −3 , блок природного Si(Li) толщиной 5 см будет иметь эффективность регистрации тепловых нейтронов менее 1%, тогда как блок толщиной 5 см из Si( 6 Li) детектор будет иметь эффективность регистрации тепловых нейтронов всего 4,6%.

Полупроводники, испускающие гамма-излучение, такие как CdTe, [58] [59] и HgI 2 [60] [61] успешно используются в качестве детекторов нейтронов. Эти детекторы основаны на мгновенном гамма-излучении от 113 Cd(n, γ) 114 Реакция Cd (с образованием гамма-лучей с энергией 558,6 кэВ и 651,3 кэВ) и 199 Ртуть (н, с) 200 Реакция Hg (с образованием гамма-лучей с энергией 368,1 кэВ и 661,1 кэВ). Однако эти полупроводниковые материалы предназначены для использования в качестве спектрометров гамма-излучения и, следовательно, по своей природе чувствительны к фону гамма-излучения. При адекватном энергетическом разрешении можно использовать распознавание высоты импульса для отделения мгновенного гамма-излучения от нейтронных взаимодействий. Однако эффективная эффективность регистрации нейтронов снижается из-за относительно небольшого коэффициента Комптона. Другими словами, большинство событий добавляются к комптоновскому континууму, а не к пику полной энергии, что затрудняет различение нейтронов и фоновых гамма-лучей. Кроме того, как природный Cd, так и Hg имеют относительно большие сечения тепловых нейтронов (n,γ) - 2444 b и 369,8 b соответственно. Следовательно, большинство тепловых нейтронов поглощаются вблизи поверхности детектора, так что почти половина мгновенных гамма-лучей испускается в направлениях от объема детектора и, таким образом, приводит к плохой реабсорбции гамма-лучей или эффективности взаимодействия.

Детекторы нейтронной активации

[ редактировать ]

Активационные образцы можно поместить в нейтронное поле, чтобы охарактеризовать энергетический спектр и интенсивность нейтронов. Можно использовать реакции активации с разными энергетическими порогами, в том числе 56 Fe(n,p) 56 Мн, 27 Al(n,α) 24 что, 93 Нб(п,2п) 92 м Нб, & 28 Si(n,p) 28 Ал. [62]

Детекторы быстрых нейтронов

[ редактировать ]

Быстрые нейтроны часто обнаруживаются путем предварительного замедления (замедления) их до тепловой энергии. Однако в ходе этого процесса теряется информация об исходной энергии нейтрона, направлении его движения и времени испускания. Для многих приложений весьма желательно обнаружение «быстрых» нейтронов, сохраняющих эту информацию. [63]

Типичными детекторами быстрых нейтронов являются жидкие сцинтилляторы. [64] Детекторы благородных газов на основе 4-He [65] и пластиковые детекторы. Детекторы быстрых нейтронов отличаются друг от друга 1.) способностью различать нейтроны и гамма-излучения (посредством распознавания формы импульса) и 2.) чувствительностью. Способность различать нейтроны и гамма-излучения превосходна в детекторах на основе 4-He из благородного газа благодаря их низкой плотности электронов и превосходным свойствам распознавания формы импульса. Фактически, было показано, что неорганические сцинтилляторы, такие как сульфид цинка, демонстрируют большие различия во времени распада протонов и электронов; эта особенность была использована путем объединения неорганического кристалла с преобразователем нейтронов (таким как полиметилметакрилат) в микрослоистом детекторе быстрых нейтронов. [66] Такие системы обнаружения способны избирательно обнаруживать только быстрые нейтроны в смешанном поле нейтронно-гамма-излучения, не требуя каких-либо дополнительных методов дискриминации, таких как распознавание формы импульса. [67]

Обнаружение быстрых нейтронов ставит ряд особых задач. Разработан направленный детектор быстрых нейтронов, использующий множественную отдачу протонов в отдельных плоскостях пластикового сцинтилляционного материала. Записываются траектории ядер отдачи, созданных при столкновении нейтронов; определение энергии и импульса двух ядер отдачи позволяет рассчитать направление движения и энергию нейтрона, испытавшего упругое рассеяние на них. [68]

Приложения

[ редактировать ]

Обнаружение нейтронов используется для различных целей. Каждое приложение предъявляет разные требования к системе обнаружения.

  • Приборы для реактора. Поскольку мощность реактора по существу линейно пропорциональна потоку нейтронов , детекторы нейтронов обеспечивают важный показатель мощности в ядерных энергетических и исследовательских реакторах. Реакторы с кипящей водой могут иметь десятки детекторов нейтронов, по одному на каждую топливную сборку. Большинство детекторов нейтронов, используемых в ядерных реакторах теплового спектра, оптимизированы для обнаружения тепловых нейтронов .
  • Физика плазмы: обнаружение нейтронов используется в экспериментах по физике термоядерной плазмы, таких как JET . [69] Например, обнаруженная скорость нейтронов из плазмы может дать информацию о температуре ионов. [70]
  • Физика элементарных частиц: обнаружение нейтронов было предложено как метод улучшения детекторов нейтрино . [71]
  • Материаловедение: упругое и неупругое рассеяние нейтронов позволяет экспериментаторам характеризовать морфологию материалов в масштабах от ангстрема до примерно одного микрометра .
  • Радиационная безопасность. Нейтронное излучение представляет собой опасность, связанную с источниками нейтронов , космическими полетами, ускорителями и ядерными реакторами . Детекторы нейтронов, используемые для обеспечения радиационной безопасности, должны учитывать относительную биологическую эффективность (т. е. зависимость ущерба, причиняемого нейтронами, от энергии).
  • Обнаружение космических лучей. Вторичные нейтроны являются одним из компонентов потоков частиц, образующихся в атмосфере Земли космическими лучами . Специальные детекторы нейтронов наземного уровня, а именно нейтронные мониторы , используются для мониторинга изменений потока космических лучей.
  • Обнаружение специальных ядерных материалов: специальные ядерные материалы (SNM), такие как уран-233 и плутоний-239, распадающиеся в результате спонтанного деления с образованием нейтронов. Детекторы нейтронов можно использовать для мониторинга SNM в торговле.

Экспериментальное обнаружение нейтронов

[ редактировать ]

Эксперименты, в которых используется эта наука, включают эксперименты по рассеянию, в которых необходимо обнаружить нейтроны, направленные, а затем рассеянные от образца. Установки включают источник нейтронов ISIS в лаборатории Резерфорда Эпплтона , источник нейтронов расщепления в Национальной лаборатории Ок-Ридж и источник нейтронов расщепления (SINQ) в Институте Пола Шеррера , в котором нейтроны производятся в результате реакции расщепления, а также традиционный источник нейтронов расщепления (SINQ) в Институте Пола Шеррера. исследовательские реакторные установки, в которых нейтроны образуются при делении изотопов урана. Среди различных экспериментов по обнаружению нейтронов следует отметить фирменный эксперимент Европейского мюонного сотрудничества , впервые проведенный в ЦЕРН и теперь получивший название «эксперимент ЭМС». Тот же эксперимент проводится сегодня с использованием более сложного оборудования, чтобы получить более точные результаты, связанные с первоначальным эффектом ЭМС .

Проблемы обнаружения нейтронов в экспериментальной среде

[ редактировать ]

Обнаружение нейтронов в экспериментальной среде — непростая наука. Основные проблемы, с которыми сталкивается современное обнаружение нейтронов, включают фоновый шум , высокую скорость обнаружения, нейтральность нейтронов и низкую энергию нейтронов.

Фоновый шум

[ редактировать ]

Основными компонентами фонового шума при обнаружении нейтронов являются фотоны высокой энергии , которые нелегко устранить физическими барьерами. Другие источники шума, такие как альфа- и бета-частицы , можно устранить с помощью различных экранирующих материалов, таких как свинец , пластик, термоуголь и т. д. Таким образом, фотоны вызывают серьезные помехи при обнаружении нейтронов, поскольку неясно, являются ли нейтроны или Фотоны регистрируются детектором нейтронов. Оба регистрируют схожие энергии после рассеяния в детекторе от мишени или окружающего света, и поэтому их трудно различить. Обнаружение совпадений также можно использовать для отделения реальных нейтронных событий от фотонов и другого излучения.

Высокие показатели обнаружения

[ редактировать ]

Если детектор находится в зоне высокой активности луча, на него постоянно воздействуют нейтроны и фоновый шум с чрезвычайно высокой скоростью. Это запутывает собранные данные, поскольку измерения сильно перекрываются, и отдельные события нелегко отличить друг от друга. Таким образом, часть проблемы заключается в том, чтобы поддерживать как можно более низкие показатели обнаружения и разрабатывать детектор, который сможет справляться с высокими показателями и получать последовательные данные.

Нейтральность нейтронов

[ редактировать ]

Нейтроны нейтральны и поэтому не реагируют на электрические поля. Это затрудняет направление их курса на детектор для облегчения обнаружения. Нейтроны также не ионизируют атомы, кроме как путем прямого столкновения, поэтому детекторы газовой ионизации неэффективны.

Изменение поведения в зависимости от энергии

[ редактировать ]

Детекторы, основанные на поглощении нейтронов, обычно более чувствительны к тепловым нейтронам низкой энергии и на несколько порядков менее чувствительны к нейтронам высокой энергии. Сцинтилляционные детекторы , с другой стороны, не могут зарегистрировать воздействие нейтронов низкой энергии.

Экспериментальная установка и метод

[ редактировать ]
Рисунок 1: Экспериментальная установка

На рис. 1 показаны типовые основные компоненты установки блока детектирования нейтронов. В принципе, на диаграмме показана установка, такая же, как в любой современной лаборатории физики элементарных частиц , но особенности описывают установку в лаборатории Джефферсона ( Ньюпорт-Ньюс, Вирджиния ).

В этой установке входящие частицы, состоящие из нейтронов и фотонов, попадают в детектор нейтронов; Обычно это сцинтилляционный детектор, состоящий из сцинтилляционного материала , волновода и фотоумножителя (ФЭУ), который подключается к системе сбора данных (DAQ) для регистрации деталей обнаружения.

Сигнал обнаружения от детектора нейтронов подключается к блоку скалера, блоку стробируемой задержки, блоку триггера и осциллографу . Блок масштабирования используется просто для подсчета количества входящих частиц или событий. Он делает это, увеличивая количество частиц каждый раз, когда обнаруживает всплеск сигнала детектора от нулевой точки. В этом блоке очень мало мертвого времени , а это означает, что независимо от того, насколько быстро приходят частицы, очень маловероятно, что этот блок не сможет подсчитать событие (например, прилетевшую частицу). Низкое мертвое время обусловлено сложной электроникой в ​​этом устройстве, которой требуется мало времени для восстановления после относительно простой задачи регистрации логического высокого уровня каждый раз, когда происходит событие. Триггерный блок координирует работу всей электроники системы и подает на эти блоки логический сигнал, когда вся установка готова к регистрации события.

Осциллограф регистрирует импульс тока при каждом событии. Импульс — это просто ток ионизации в детекторе, вызванный этим событием, построенный в зависимости от времени. Полную энергию падающей частицы можно найти путем интегрирования этого импульса тока по времени, чтобы получить общий заряд, осажденный в конце ФЭУ. Эта интеграция осуществляется в аналого-цифровом преобразователе (АЦП). Общий накопленный заряд является прямой мерой энергии ионизирующей частицы (нейтрона или фотона), попадающей в детектор нейтронов. Этот метод интеграции сигнала является признанным методом измерения ионизации в детекторе в ядерной физике. [72] У АЦП более высокое мертвое время, чем у осциллографа, который имеет ограниченную память и требует быстрой передачи событий в АЦП. Таким образом, АЦП извлекает для анализа примерно одно из каждых 30 событий осциллографа. Поскольку типичная частота событий составляет около 10 6 нейтроны каждую секунду, [73] эта выборка по-прежнему будет накапливать тысячи событий каждую секунду.

Отделение нейтронов от фотонов

[ редактировать ]

АЦП отправляет свои данные в блок сбора данных, который сортирует данные в презентабельной форме для анализа. Ключ к дальнейшему анализу лежит в различии формы импульса фотонного ионизационного тока и формы нейтрона. Фотонный импульс длиннее на концах (или «хвостах»), тогда как нейтронный импульс хорошо центрирован. [73] Этот факт можно использовать для идентификации входящих нейтронов и подсчета общей скорости входящих нейтронов. Шаги, ведущие к такому разделению (те, которые обычно выполняются в ведущих национальных лабораториях, в частности в лаборатории Джефферсона), включают в себя выделение стробируемых импульсов и построение графика разностей.

Извлечение стробированного импульса

[ редактировать ]

Все сигналы тока ионизации представляют собой импульсы с локальным пиком между ними. Используя логический вентиль И в непрерывном времени (имея поток импульсов «1» и «0» в качестве одного входа и сигнал тока в качестве другого), извлекается хвостовая часть каждого импульсного сигнала тока. Этот метод закрытой дискриминации регулярно используется в жидких сцинтилляторах. [74] Стробируемый блок задержки предназначен именно для этой цели и создает задержанную копию исходного сигнала таким образом, что его хвостовая часть видна рядом с основной частью на экране осциллографа.

После извлечения хвоста выполняется обычное интегрирование тока как для хвостовой части, так и для всего сигнала. Это дает два значения ионизации для каждого события, которые сохраняются в таблице событий в системе сбора данных.

График разницы

[ редактировать ]
Рисунок 2: Ожидаемый график зависимости энергии хвоста от энергии полного импульса для всех энергий событий. Точки представляют плотность чисел событий.

На этом этапе лежит решающий момент анализа: полученные значения ионизации отображаются на графике. В частности, на графике изображена зависимость энерговыделения в хвосте от энерговыделения во всем сигнале для диапазона энергий нейтронов. Обычно для данной энергии существует множество событий с одинаковым значением энергии хвоста. В этом случае нанесенные точки просто становятся более плотными за счет большего количества перекрывающихся точек на двумерном графике, и, таким образом, их можно использовать для определения количества событий, соответствующих каждому выделению энергии. На графике нанесена значительная случайная доля (1/30) всех событий.

Если размер извлеченного хвоста представляет собой фиксированную долю общего импульса, то на графике будут две линии с разными наклонами. Линия с большим наклоном будет соответствовать фотонным событиям, а линия с меньшим наклоном — нейтронным событиям. Это происходит именно потому, что ток выделения энергии фотонов, построенный в зависимости от времени, оставляет более длинный «хвост», чем график выделения нейтронов, давая фотонному хвосту большую долю общей энергии, чем нейтронным хвостам.

Эффективность любого анализа обнаружения можно оценить по его способности точно подсчитывать и разделять количество нейтронов и фотонов, попадающих в детектор. Кроме того, эффективность второго и третьего шагов показывает, можно ли управлять частотой событий в эксперименте. Если на вышеуказанных этапах можно получить четкие графики, позволяющие легко разделить нейтроны и фотоны, обнаружение можно назвать эффективным, а скорость - управляемой. С другой стороны, размазывание и неразличимость точек данных не позволят легко разделить события.

Контроль скорости

[ редактировать ]

Уровень обнаружения можно поддерживать на низком уровне разными способами. Выборку событий можно использовать для выбора только нескольких событий для анализа. Если скорости настолько высоки, что одно событие невозможно отличить от другого, физическими экспериментальными параметрами (экранированием, расстоянием от детектора до цели, телесным углом и т. д.) можно манипулировать, чтобы получить минимально возможные скорости и, следовательно, различимые события.

Более точные точки обнаружения

[ редактировать ]

Здесь важно соблюдать именно те переменные, которые имеют значение, поскольку на этом пути могут возникнуть ложные индикаторы. Например, токи ионизации могут иметь периодические сильные всплески, которые подразумевают не высокие скорости, а просто высокие энерговыделения для случайных событий. Эти всплески будут сведены в таблицы и рассматриваться с цинизмом, если они неоправданны, особенно с учетом того, что в установке очень много фонового шума.

Можно задаться вопросом, как экспериментаторы могут быть уверены, что каждый импульс тока в осциллографе соответствует ровно одному событию. Это действительно так, поскольку импульс длится около 50 нс , что позволяет получить максимум 2 × 10 7 события каждую секунду. Это число значительно превышает реальную типовую ставку, которая, как уже говорилось выше, обычно на порядок меньше. [73] Это означает, что крайне маловероятно, чтобы две частицы генерировали один импульс тока. Импульсы тока длятся по 50 нс каждый и начинают регистрировать следующее событие после перерыва от предыдущего события.

Хотя обнаружение нейтронов иногда облегчается за счет более высоких энергий приходящих нейтронов, в целом это трудная задача по всем причинам, изложенным ранее. Таким образом, улучшение конструкции сцинтилляторов также находится на переднем плане и является темой поисков с момента изобретения сцинтилляционных детекторов. Сцинтилляционные детекторы были изобретены Круксом в 1903 году, но были не очень эффективны до тех пор, пока Карран и Бейкер не разработали ФЭУ (фотоумножитель) в 1944 году. [72] ФЭУ представляет собой надежный и эффективный метод обнаружения, поскольку он может умножить начальный сигнал одного сцинтилляционного фотона, попавшего на поверхность ФЭУ, в миллионы раз в измеримый электрический импульс. Несмотря на это, конструкция сцинтилляционного детектора имеет возможности для совершенствования, как и другие варианты обнаружения нейтронов, помимо сцинтилляции.

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Обзор физики элементарных частиц 2006 г., подготовленный группой Particle Data Group
  2. ^ Сводная таблица данных группы данных о частицах по барионам
  3. ^ Перейти обратно: а б с д Цульфанидис, Николас (1995). Измерение и обнаружение радиации (2-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Тейлор и Фрэнсис. стр. 467–501 . ISBN  978-1-56032-317-4 .
  4. ^ Материалы с высоким содержанием водорода, такие как вода или пластик.
  5. ^ Детекторы нейтронов трифторида бора (BF 3 )
  6. ^ Юске, И.; Дайки, С.; Хирохико, К.; Нобухиро, С.; Кенджи, И. (2000). «Ухудшение дискриминации формы импульса в жидком органическом сцинтилляторе при высоких энергиях». Симпозиум IEEE по ядерной науке 2000 г. Протокол конференции (Кат. № 00CH37149) . Том. 1. ИИЭР. стр. 6/219–6/221. дои : 10.1109/NSSMIC.2000.949173 . ISBN  978-0-7803-6503-2 . S2CID   119538680 .
  7. ^ Кавагути, Н.; Янагида, Т.; Ёкота, Ю.; Ватанабэ, К.; Камада, К.; Фукуда, К.; Суяма, Т.; Ёсикава, А. (2009). , легированного ЕС, диаметром 2 дюйма «Исследование роста кристаллов и сцинтилляционных свойств в качестве детектора нейтронов из монокристалла LiCaAlF 6 ». Протокол конференции симпозиума по ядерным наукам IEEE 2009 г. (NSS/MIC) . IEEE. стр. 1493–1495. дои : 10.1109/NSSMIC.2009.5402299 . ISBN  978-1-4244-3961-4 . S2CID   5807137 .
  8. ^ Пример нейтронного монитора на основе кристаллического сцинтиллятора.
  9. ^ Боллинджер, LM; Томас, GE; Гинтер, Р.Дж. (1962). «Обнаружение нейтронов с помощью стеклянных сцинтилляторов». Ядерные приборы и методы . 17 (1): 97–116. Бибкод : 1962NucIM..17...97B . дои : 10.1016/0029-554X(62)90178-7 .
  10. ^ Миянага, Н.; Охба, Н.; Фудзимото, К. (1997). «Волоконный сцинтиллятор/детектор полосовой камеры для измерения истории ожогов в эксперименте по термоядерному синтезу». Обзор научных инструментов . 68 (1): 621–623. Бибкод : 1997RScI...68..621M . дои : 10.1063/1.1147667 .
  11. ^ Эгельстафф, Пенсильвания; и др. (1957). «Стеклянные сцинтилляторы для оперативного обнаружения нейтронов промежуточных энергий». Ядерные приборы и методы . 1 (4): 197–199. Бибкод : 1957NucIn...1..197E . дои : 10.1016/0369-643x(57)90042-7 .
  12. ^ Боллинджер, LM; Томас, GE; Гинтер, Р.Дж. (1962). «Обнаружение нейтронов с помощью стеклянных сцинтилляторов». Ядерные приборы и методы . 17 (1): 97–116. Бибкод : 1962NucIM..17...97B . дои : 10.1016/0029-554X(62)90178-7 .
  13. ^ Споварт, Арканзас (1976). «Нейтронные сцинтилляционные стекла. 1. Активация внешними заряженными частицами и тепловыми нейтронами». Ядерные приборы и методы . 135 (3): 441–453. Бибкод : 1976NucIM.135..441S . дои : 10.1016/0029-554X(76)90057-4 .
  14. ^ Аткинсон, М.; Фент Дж.; Фишер К.; и др. (1987). «Первоначальные испытания трекера со сцинтилляционным волокном (Scifi) высокого разрешения» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 254 (3): 500–514. Бибкод : 1987NIMPA.254..500A . дои : 10.1016/0168-9002(87)90022-2 .
  15. ^ Блисс, М.; Бродзинский Р.Л.; Крейг Р.А.; Джилхуд Б.Д.; Кнопф М.А.; Майли ХС; Перкинс Р.В.; Ридер ПЛ; Санберг Д.С.; Уорнер РА; Вогман Н.А. (1995). Джонсон, К. Брюс; Фенивес, Эрвин Дж. (ред.). «Детекторы нейтронов на основе стекловолокна для сред с высокими и низкими потоками» . Учеб. ШПИОН . Фотоэлектронные детекторы, камеры и системы. 2551 : 108. Бибкод : 1995SPIE.2551..108B . дои : 10.1117/12.218622 . S2CID   137395702 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  16. ^ Абель, К.Х.; Артур Р.Дж.; Блисс М.; Брит ДВ; и др. (1993). «Производительность и применение датчиков нейтронов из сцинтилляционного стекловолокна». Материалы семинара SCIFI 93 по сцинтилляционным волоконным детекторам : 463–472.
  17. ^ Абель, К.Х.; Артур Р.Дж.; Блисс М.; Брит ДВ; и др. (1994). «Сцинтилляционные стекловолоконные датчики нейтронов» . Дело МРС . 348 : 203–208. Бибкод : 1994mrs..meetR...4A . дои : 10.1557/PROC-348-203 .
  18. ^ Блисс, М.; Крейг Р.А.; Ридер П.Л. (1994). «Физика и взаимосвязь структура-свойство сцинтилляционных материалов: влияние термической истории и химии на светоотдачу сцинтилляционных стекол». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 342 (2–3): 357–393. Бибкод : 1994NIMPA.342..357B . дои : 10.1016/0168-9002(94)90263-1 .
  19. ^ Блисс, М.; Крейг Р.А.; Ридер ПЛ; Санберг Д.С.; Вебер М.Дж. (1994). «Связь между микроструктурой и эффективностью сцинтилляционных стекол» . Дело МРС . 348 : 195–202. дои : 10.1557/PROC-348-195 .
  20. ^ Сеймур, Р.; Кроуфорд, Т.; и др. (2001). «Портал, грузовые и транспортные средства контролируют работу с использованием сцинтилляционных стекловолоконных детекторов для обнаружения плутония в рамках Программы оценки радиации при незаконном обороте». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 248 (3): 699–705. дои : 10.1023/А:1010692712292 . S2CID   94473173 .
  21. ^ Сеймур, RS; Крейг Р.А.; Блисс М.; Ричардсон Б.; компакт-диск корпуса; Барнетт Д.С. (1998). Робертсон, Дэвид Э. (ред.). «Работа нейтронно-чувствительной сцинтилляционной стекловолоконной панели для портального, грузового и автотранспортного мониторинга» . Учеб. ШПИОН . Приборостроение для ядерных отходов. 3536 : 148–155. дои : 10.1117/12.339067 . S2CID   137600990 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  22. ^ Сеймур, RS; Ричардсон Б.; Моричи М.; Блисс М.; Крейг Р.А.; Санберг Д.С. (2000). «Датчики нейтронов из сцинтилляционного стекловолокна, их применение и характеристики для обнаружения и мониторинга плутония». Журнал радиоаналитической и ядерной химии . 243 (2): 387–388. дои : 10.1023/А:1016009726996 . S2CID   94700090 .
  23. ^ Веб-сайт Nucsafe Inc.
  24. ^ Перейти обратно: а б Ван Гинховен, РМ; Кузес РТ; Стивенс Д.Л. (2009). «Альтернативные технологии детектора нейтронов для национальной безопасности PIET-43741-TM-840 PNNL-18471» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  25. ^ Янагида, Т.; и др. (2011). «Сцинтиллятор LiCaAlF 6 , легированный европием и натрием, для обнаружения нейтронов». Прикладная физика Экспресс . 4 (10): 106401. Бибкод : 2011APExp...4j6401Y . дои : 10.1143/apex.4.106401 . S2CID   94408433 .
  26. ^ Коле, М.; и др. (2013). «Измерение нейтронов в высоких широтах атмосферы с помощью воздушного шара с использованием нейтронного детектора LiCAF». Протокол конференции симпозиума по ядерной науке . arXiv : 1311.5531 . Бибкод : 2013arXiv1311.5531K .
  27. ^ Ивановска, Дж.; и др. (2011). «Обнаружение тепловых нейтронов с помощью Ce 3+ LiCaAlF 6 легированные монокристаллы ». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях A. 652 ( 1): 319–322. Bibcode : 2011NIMPA.652..319I . doi : 10.1016/j.nima.2010.09.182 .
  28. ^ Крупноформатный сцинтилляционный детектор NaI:Tl, легированный Li, для двойного обнаружения гамма-лучей и нейтронов, Технический документ 2017 г.
  29. ^ NaI:Tl (NaIL) с солегированием лития — нейтронно-гамма-сцинтиллятор большого объема с исключительной дискриминацией формы импульса, презентация IEEE 2017.
  30. ^ Пример двойного гамма-нейтронного детектора.
  31. ^ Карузо, АН (2010). «Физика материалов и геометрии твердотельных нейтронных детекторов». J. Phys.: Condens. Иметь значение . 22 (44): 443201 (32 стр.). дои : 10.1088/0953-8984/22/44/443201 . ПМИД   21403341 . S2CID   1841640 .
  32. ^ Роуз, А. (1967). «Напыленные пленки бора на детекторах с поверхностным барьером кремния». Ядерные приборы и методы . 52 (1): 166–170. Бибкод : 1967NucIM..52..166R . дои : 10.1016/0029-554X(67)90576-9 .
  33. ^ Описан, С.; Сопко, Б.; Хавранкова Е.; Жанут, З.; Коничек, Дж.; Маха, И.; Павлу, Дж. (1993). «Si-диод как небольшой детектор медленных нейтронов». Радиационная защита Дозиметрия . 46 : 115–118.
  34. ^ Бэбкок, Р.В.; Дэвис, RE; Руби, СЛ; Солнце, КХ; Уолли, ЭД (1959). «Полупроводник с покрытием — крошечный детектор нейтронов». Нуклеоника . 17 : 116–122.
  35. ^ МакГрегор, Д.С.; Хаммиг, доктор медицины; Ян Ю.; Герш, Гонконг; Кланн, RT (2003). «Аспекты проектирования полупроводниковых детекторов тепловых нейтронов с тонкопленочным покрытием - I: Основы, касающиеся нейтронно-реактивных пленок, испускающих альфа-частицы». Ядерные приборы и методы А . 500 (1–3): 272–308. Бибкод : 2003NIMPA.500..272M . дои : 10.1016/S0168-9002(02)02078-8 .
  36. ^ Раух, Х.; Грасс, Ф.; Фейгл, Б. (1967). «Новый детектор медленных нейтронов». Ядерные приборы и методы . 46 (1): 153–156. Бибкод : 1967NucIM..46..153R . дои : 10.1016/0029-554X(67)90408-9 .
  37. ^ Фейгл, Б.; Раух, Х. (1968). «Дер Б-г-нейтронензалер». Ядерные приборы и методы . 61 (3): 349–356. Бибкод : 1968NucIM..61..349F . дои : 10.1016/0029-554X(68)90250-4 .
  38. ^ МакГрегор, Д.С.; Кланн, RT; Сандерс, доктор юридических наук; Линдси, Джей Ти; Линден, К.Дж.; Герш, Гонконг; Де Лурджио, премьер-министр; Финк, CL; Ариесанти, Э. (2002). Джеймс, Ральф Б; Фрэнкс, Ларри А; Бургер, Арнольд; Уэстбрук, Эдвин М; Дерст, Роджер Д. (ред.). «Последние результаты полупроводниковых детекторов нейтронов с тонкопленочным покрытием». Учеб. ШПИОН . Детекторы рентгеновского и гамма-излучения и их применение IV. 4784 : 164–182. CiteSeerX   10.1.1.510.5968 . дои : 10.1117/12.455697 . S2CID   14303554 .
  39. ^ МакГрегор, Д.С.; Беллинджер, СЛ; Шультис, Дж. К. (2013). «Современное состояние микроструктурированных полупроводниковых детекторов нейтронов» (PDF) . Дж. Крист. Рост . 379 : 99–110. Бибкод : 2013JCrGr.379...99M . дои : 10.1016/j.jcrysgro.2012.10.061 . hdl : 2097/16983 .
  40. ^ МакГрегор, Д.С.; Беллинджер, СЛ; Фронк, Р.Г.; Хенсон, округ Колумбия; Хаддлстон, Делавэр; Окс, ТР; Шультис, Дж. К.; Отрезвляющий, Ти Джей; Тейлор, Р.Д. (2015). «Разработка компактных высокоэффективных микроструктурированных полупроводниковых детекторов нейтронов» . Рад. Физ. Хим . 116 : 32–37. Бибкод : 2015RaPC..116...32M . doi : 10.1016/j.radphyschem.2015.05.025 .
  41. ^ Муминов Р.А.; Цванг, Л.Д. (1987). «Высокоэффективные полупроводниковые детекторы тепловых нейтронов». Советская атомная энергия . 62 (4): 316–319. дои : 10.1007/BF01123372 . S2CID   119511403 .
  42. ^ Шелтен, Дж.; Бальцхаузер, М.; Хонгесберг, Ф.; Энгельс Р.; Рейнартц, Р. (1997). «Разработка нового детектора нейтронов на основе кремния-полупроводника и 6 Конвертер LiF». Physica B: Condensed Matter . 234–236: 1084–1086. Bibcode : 1997PhyB..234.1084S . doi : 10.1016/S0921-4526(97)00024-0 .
  43. ^ МакГрегор, Д.С.; Кланн, RT; Герш, Гонконг; Ариесанти, Э.; Сандерс, доктор юридических наук; Ван дер Эльзен, Б. (2001). «Новая морфология поверхности детекторов тепловых нейтронов с тонким пленочным покрытием низкого напряжения». IEEE Nucl Sci. Симп. Конф. Rec., Сан-Диего, Калифорния, 4–9 ноября . 49 (4): 1999. Бибкод : 2002ИТНС...49.1999М . дои : 10.1109/TNS.2002.801697 .
  44. ^ МакГрегор, Д.С.; Кланн, RT; Герш, Гонконг; Ариесанти, Э.; Сандерс, доктор юридических наук; Ван дер Эльзен, Б. (2002). «Новая морфология поверхности детекторов тепловых нейтронов с тонким пленочным покрытием низкого напряжения». Транзакции IEEE по ядерной науке . 49 (4): 1999–2004. Бибкод : 2002ИТНС...49.1999М . дои : 10.1109/TNS.2002.801697 .
  45. ^ Фронк, Р.Г.; Беллинджер, СЛ; Хенсон, округ Колумбия; Хаддлстон, Делавэр; Окс, ТР; Отрезвляющий, Ти Джей; МакГрегор, DS (2015). «Высокоэффективные микроструктурированные полупроводниковые детекторы нейтронов для прямой замены гелия-3». Нукл. Инструмент. Методы А. 779 : 25–32. дои : 10.1016/j.nima.2015.01.041 .
  46. ^ Ухер, Дж.; Якубек Дж.; Кенни, К.; Когоут, З.; Линхарт, В.; Паркер, С.; Петерссон, С.; Поспишил, С.; Тунгстрем, Г. (2007). «Характеристика 3D-полупроводниковых детекторов тепловых нейтронов». Нукл. Инструмент. Методы А. 576 (1): 32–37. Бибкод : 2007NIMPA.576...32U . дои : 10.1016/j.nima.2007.01.115 .
  47. ^ Николич, Р.Дж.; Конвей, AM; Рейнхарт, CE; Графф, RT; Ван, ТФ (2008). Детектор тепловых нейтронов с соотношением сторон 6:1 на основе кремниевой колонны, наполненный 10 B" . Appl. Phys. Lett . 93 (13): 133502 (3 страницы). Bibcode : 2008ApPhL..93m3502N . doi : 10.1063/1.2985817 .
  48. ^ Веб-сайт RDT, Inc.
  49. ^ Окс, ТР; Беллинджер, СЛ; Фронк, Р.Г.; Хенсон, округ Колумбия; Хаддлстон, Делавэр; Лирика, ЗИ; Шультис, Дж. К.; Смит, Коннектикут; Отрезвляющий, Ти Джей; МакГрегор, DS (2017). «Современное состояние прямой замены гелия-3 на основе микроструктурированных полупроводниковых детекторов нейтронов». IEEE Транс. Нукл. Наука . 64 (7): 1846–1850. Бибкод : 2017ITNS...64.1846O . дои : 10.1109/TNS.2017.2653719 . S2CID   38524621 .
  50. ^ Анантанараянан, КП; Джилисс, П.Дж.; Чоудри, А. (1974). «Соединения бора для регистрации тепловых нейтронов». Нукл. Инструмент. Методы . 118 (1): 45–48. Бибкод : 1974NucIM.118...45A . дои : 10.1016/0029-554X(74)90683-1 .
  51. ^ Кумасиро, Ю.; Окада, Ю.; Мисава, С.; Коширо, Т. (1987). «Подготовка 10 Монокристаллы БП». Материалы Десятой международной конференции «Химическое осаждение из паровой фазы» . 87–88: 813–818.
  52. ^ Эмин, Д.; Аселаж, ТЛ (2005). «Предлагаемый твердотельный детектор нейтронов на основе карбида бора». Дж. Прил. Физ . 97 (1): 013529–013529–3. Бибкод : 2005JAP....97a3529E . дои : 10.1063/1.1823579 .
  53. ^ Карузо, АН; Доубен, Пенсильвания; Балкир, Н.; Шемм, Н.; Осберг, К.; Фэйрчайлд, RW; Флорес, ОБ; Балаз, С.; Харкен, AD; Робертсон, BW; Брэнд, Джи (2006). «Детектор нейтронов на диодах из карбида бора: сравнение и теория» . Матер. наук. англ. Б. ​ 135 (2): 129–133. дои : 10.1016/j.mseb.2006.08.049 .
  54. ^ МакГрегор, Д.С.; Унру, Т.; Макнил, WJ (2008). «Обнаружение тепловых нейтронов пиролитическим нитридом бора». Нукл. Инструмент. Методы А. 591 (3): 530–533. Бибкод : 2008NIMPA.591..530M . дои : 10.1016/j.nima.2008.03.002 .
  55. ^ Доан, TC; Маджети, С.; Гренадер, С.; Ли, Дж.; Лин, JY; Цзян, HX (2015). «Тонкопленочные детекторы тепловых нейтронов из гексагонального нитрида бора с высоким энергетическим разрешением продуктов реакции». Нукл. Инструмент. Методы А. 783 : 121–127. Бибкод : 2015NIMPA.783..121D . дои : 10.1016/j.nima.2015.02.045 .
  56. ^ Домнич, В.; Рейно, С.; Хабер, РА; Човалла, М. (2011). «Карбид бора: структура, свойства и стабильность под напряжением». Дж. Ам. Керам. Соц . 94 (11): 3605–3628. дои : 10.1111/j.1551-2916.2011.04865.x .
  57. ^ Монтэг, BW; Райхенбергер, Массачусетс; Эдвардс, Н.; Угорвоски, ПБ; Сандер, М.; Уикс, Дж.; МакГрегор, DS (2016). «Изготовление устройств, определение характеристик и реакция обнаружения тепловых нейтронов полупроводниковых устройств LiZnP и LiZnAs» . Нукл. Инструмент. Методы А. 836 : 30–36. Бибкод : 2016NIMPA.836...30M . дои : 10.1016/j.nima.2016.08.037 .
  58. ^ Врадий, АГ; Крапивин М.И.; Маслова Л.В.; Матвеев О.А.; Хусаинов А.Х.; Шашурин В.К. (1977). «Возможности регистрации тепловых нейтронов детекторами из теллурида кадмия». Сов. Атомная энергия . 42 : 64–66. дои : 10.1007/BF01119710 . S2CID   95935837 .
  59. ^ МакГрегор, Д.С.; Линдси, Джей Ти; Олсен, RW (1996). «Обнаружение тепловых нейтронов с помощью полупроводниковых детекторов кадмия 1-x цинка x теллурида». Нукл. Инструмент. Методы А. 381 (2–3): 498–501. Бибкод : 1996NIMPA.381..498M . дои : 10.1016/S0168-9002(96)00580-3 .
  60. ^ Байерле, АГ; Халл, КЛ (1987). «Обнаружение нейтронов с помощью детекторов йодистой ртути». Нукл. Инструмент. Методы А. 256 (2): 377–380. Бибкод : 1987NIMPA.256..377B . дои : 10.1016/0168-9002(87)90236-1 .
  61. ^ Белл, ZW; Пол, КР; Ван Ден Берг, Л. (2004). «Детектирование нейтронов с помощью йодистой ртути» . IEEE Транс. Нукл. Наука . 51 (3): 1163–1165. Бибкод : 2004ИТНС...51.1163Б . дои : 10.1109/TNS.2004.829651 . ОСТИ   812511 . S2CID   62773581 .
  62. ^ ван Эйк, CWE; де Хаас, JTM; Доренбос, П.; Крамер, К.В.; Гудель, Ху (2005). «Разработка эльпасолита и моноклинных сцинтилляторов тепловых нейтронов». Отчет конференции симпозиума по ядерной науке IEEE, 2005 г. Том. 1. ИИЭР. стр. 239–243. дои : 10.1109/NSSMIC.2005.1596245 . ISBN  978-0-7803-9221-2 . S2CID   44200145 .
  63. ^ Стромсуолд, округ Колумбия; Эй Джей Перрунг; Р.Р. Хансен; П. Л. Ридер (1999). «Прямое обнаружение быстрых нейтронов. PNNL-13068, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон». {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  64. ^ Поцци, Южная Каролина ; Дж. Л. Долан; ЕС Миллер; М. Фласка; С.Д. Кларк; А. Энквист; П. Пирани; М. А. Смит-Нельсон; Э. Падовани; Дж. Б. Чирр; Л. Б. Рис (2011). «Оценка новых и существующих органических сцинтилляторов для регистрации быстрых нейтронов». Материалы 52-го ежегодного собрания Института управления ядерными материалами на компакт-диске, Палм-Дезерт, Калифорния, США. 17 – 22 июля .
  65. ^ Льюис, Дж. М.; Р.П. Келли; Д. Мурер; КА Джордан (2014). «Обнаружение сигнала деления с помощью сцинтилляционных детекторов быстрых нейтронов в газе гелий-4». Прил. Физ. Летт . 105 (1): 014102. Бибкод : 2014ApPhL.105a4102L . дои : 10.1063/1.4887366 .
  66. ^ Гош, П.; В. Фу; Эм Джей Харрисон; ПК Дойл; Н. С. Эдвардс; Дж. А. Робертс; Д.С. МакГрегор (2018). «Высокоэффективный микрослойный детектор быстрых нейтронов с низким черенковским уровнем для годоскопа TREAT» . Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . Секция А. 904 : 100–106. Бибкод : 2018NIMPA.904..100G . дои : 10.1016/j.nima.2018.07.035 . S2CID   126130994 .
  67. ^ Гош, П.; Д.М. Николс; В. Фу; Дж. А. Робертс; Д.С. МакГрегор (2019). «Подавление гамма-излучения микрослоистого детектора быстрых нейтронов, связанного с SiPM». Симпозиум IEEE по ядерным наукам и конференция по медицинской визуализации (NSS/MIC) 2019 года . стр. 1–3. дои : 10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059869 . ISBN  978-1-7281-4164-0 . S2CID   204877955 .
  68. ^ Ванье, ЧП; Форман, Л.; Диосеги, И.; Салвен, К.; Гош, виджей (2007). «Калибровка и испытания направленного детектора быстрых нейтронов большой площади». Протокол конференции симпозиума по ядерной науке IEEE 2007 г. IEEE. стр. 179–184. дои : 10.1109/NSSMIC.2007.4436312 . ISBN  978-1-4244-0922-8 . S2CID   26211444 .
  69. ^ Френье, Дж. (1996), «Нейтронная диагностика MPR в Jet - исследование прототипа ИТЭР», Диагностика экспериментальных реакторов термоядерного синтеза , Springer US, стр. 417–420, doi : 10.1007/978-1-4613-0369- 5_49 , ISBN  9781461380207
  70. ^ Хатчинсон, Айдахо (2002). Принципы плазменной диагностики (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN  0521803896 . OCLC   50124576 .
  71. ^ Джон Ф. Биком и Марк Р. Вагинс (2004). «Антинейтринная спектроскопия с большими водными черенковскими детекторами». Письма о физических отзывах . 93 (17): 171101. arXiv : hep-ph/0309300 . Бибкод : 2004PhRvL..93q1101B . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.171101 . ПМИД   15525063 . S2CID   10472028 .
  72. ^ Перейти обратно: а б Лео, WR (1994). Методика экспериментов по ядерной физике и физике элементарных частиц . Спрингер .
  73. ^ Перейти обратно: а б с Черни, Дж.К., Долемаль, З., Иванов, М.П., ​​Кузьмин, Е.П., Свейда, Дж., Вильгельм, И. (2003). «Исследование нейтронного отклика и дискриминации n – γ методом сравнения зарядов для небольшого жидкостного сцинтилляционного детектора». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 527 (3): 512–518. arXiv : nucl-ex/0311022 . Бибкод : 2004NIMPA.527..512C . дои : 10.1016/j.nima.2004.03.179 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  74. ^ Джастанья, С.Д., Селлин, П.Дж. (2003). «Цифровые методы распознавания формы n – γ-импульсов нейтронной спектроскопии с захватом с использованием жидкости». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях А . 517 (1–3): 202–210. Бибкод : 2004NIMPA.517..202J . дои : 10.1016/j.nima.2003.08.178 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Neutron_detection&oldid=1224429663"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 480b501638b5a0bc1de6c2862cacd530__1716018840
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/48/30/480b501638b5a0bc1de6c2862cacd530.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Neutron detection - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)