<<
>>

Способы получения сцинтилляционных нейтронных детекторов с различными спектральными характеристиками

Спектральные характеристики нейтронных детекторов определяются:

- зависимостью от энергии нейтронов сечения их взаимодействия с актив­ным веществом детектора;

- зависимостью от энергии нейтронов эффективности детектора;

- влиянием конструктивных элементов детектора на деформацию спектра нейтронного потока, достигающего активного вещества детектора (селективное за­медление, рассеяние и поглощение нейтронов различных энергий с использова­нием фильтров и замедлителей нейтронов).

Используя эти зависимости при выборе и конструировании детектора, можно целенаправленно изменять спектральные характеристики нейтронных детекторов.

Рассмотрим потенциальные возможности всех трёх указанных способов.

Первый способ состоит в выборе активного вещества и типа детектора (иони­зационного или сцинтилляционного), т. е. вида используемого для детектирования нейтронов взаимодействия (реакции) нейтронов с ядрами атомов активного веще­ства. Зависимость сечения этого взаимодействия от энергии нейтронов во многом определяет вид спектральной характеристики соответствующего детектора. Эти за­висимости подробно рассматривались в п. 1.4 предыдущей главы. Однако они не отличаются большим разнообразием. Если исключить активационные индикаторы, которые не применяются в нейтронных радиометрах, то остаётся всего два вида таких зависимостей: линейно падающие с ростом энергии нейтронов - для реакций с вылетом заряженных частиц (протонов или альфа-частиц) и близкие к равномер­ным до энергий 100-200 кэВ (с последующим почти линейным падением при более высоких энергиях нейтронов) - для реакций с вылетом ядер (протонов) отдачи. Оба

типа этих реакций могут использоваться как в ионизационных (газонаполненных) детекторах (на основе гелия-3, трифторида бора, обогащённого изотопом 10В, во­дорода или метана), так и в сцинтилляционных детекторах (на основе органических кристаллов, пластиковых или жидких сцинтилляторов) без добавления или с до­бавлением 10В или 6Li, резко повышающих чувствительность детекторов к нейтро­нам малых энергий. Даже ограничиваясь только сцинтилляционными детекторами, поскольку они значительно (на два-три порядка) превосходят газонаполненные по быстродействию, а также по эксплуатационным характеристикам, остаётся воз­можность варьирования составом сцинтиллятора с целью получения детекторов с различными спектральными характеристиками, путём добавления в пластиковые сцинтилляторы небольших количеств 10В или 6Li.

Второй способ основывается на зависимости длины свободного пробега нейтронов при прохождении через вещество от их энергии. С увеличением энергии нейтронов длина свободного пробега возрастает и, когда она становится больше геометрических размеров активного вещества детектора, эффективность детектора начинает падать, поскольку такие нейтроны рассеивают в сцинтилляторе лишь часть своей начальной энергии, что и влияет на спектральную характеристику де­тектора.. Таким образом, изменяя геометрические размеры активного вещества де­тектора (толщину сцинтиллятора) можно получать детекторы с существенно отли­чающимися спектральными характеристиками даже при использовании одного и того же активного вещества.

Третий способ состоит в погружении детектора в вещество-замедлитель нейтронов или покрытии детектора веществом, активно поглощающим нейтроны низких энергий (кадмий, бор, гадолиний). Замедление нейтронов в водородсодер­жащем веществе (обычно полиэтилен или парафин) применяется в нейтронных ра­диометрах для принудительного сужения спектра измеряемого излучения до теп­ловых и ближних надтепловых энергий, для которых чувствительность используе­мых в радиометрах детекторов максимальна, а также в многошаровых спектромет­рах Боннера для изменения спектральных характеристик системы детектор - шаро-

44 вой замедлитель нейтронов. А покрытие сцинтилляторов кадмием, бором или га­долинием позволяет резко снизить их чувствительность к нейтронам низких энер­гий.

Как будет показано ниже, использование всех трёх указанных способов поз­воляет получать нейтронные детекторы с весьма разнообразными спектральными характеристиками, что необходимо для построения многодетекторного нейтрон­ного спектрометра-дозиметра реального времени.

2.2

<< | >>
Источник: ЛОГВИНОВ ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЙТРОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ И МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОДЕТЕКТОРНОГО НЕЙТРОННОГО СПЕКТРОМЕТРА-ДОЗИМЕТРА. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Курск, 2019. 2019

Еще по теме Способы получения сцинтилляционных нейтронных детекторов с различными спектральными характеристиками:

  1. Расчёт спектральных характеристик сцинтилляционных детекторов с полистирольным сцинтиллятором с добавлением в него бора-10
  2. 2.3.4 Расчёт спектральных характеристик сцинтилляционных детекторов с полистирольным сцинтиллятором с добавлением в него 10B с фильтрующими покрытиями
  3. Исследования спектральных характеристик сцинтилляционных детекторов с помощью моделирования методом Монте-Карло
  4. Энергетические спектральные характеристики нейтронных детекторов и активационных индикаторов
  5. Методы расчёта спектральных характеристик нейтронных детекторов
  6. Исследование способов создания опорных нейтронных полей с различной формой энергетических спектров
  7. ГЛАВЕ 4 ФОРМИРОВАНИЕ ОПОРНЫХ НЕЙТРОННЫХ ПОЛЕЙ С РАЗНООБРАЗНОЙ ФОРМОЙ СПЕКТРОВ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЙТРОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ
  8. ГЛАВА 2 КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ НЕЙТРОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ С РАЗНООБРАЗНЫМИ СПЕКТРАЛЬНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
  9. Предлагаемый метод экспериментального измерения спектральных характеристик нейтронных детекторов
  10. ЛОГВИНОВ ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЙТРОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ И МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОДЕТЕКТОРНОГО НЕЙТРОННОГО СПЕКТРОМЕТРА-ДОЗИМЕТРА. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. Курск, 2019, 2019
  11. 4.3.3 Определение спектральной чувствительности нейтронных детекторов с низкой чувствительностью к тепловым нейтронам
  12. 2.3.2 Расчёт и исследование спектральных характеристик полистирольных детекторов без добавления в них бора-10
  13. Основные виды нейтронных детекторов
  14. Выбор энергетических интервалов, для которых определяются усреднённые значения спектральной плотности нейтронного излучения
  15. ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЙТРОННОГО СПЕКТРОМЕТРА-ДОЗИ­МЕТРА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ И ПОДБОР ДЕТЕКТОРОВ ДЛЯ МНОГОДЕТЕКТОРНОГО БЛОКА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
  16. Статья 34. Гражданам Республики Беларусь гарантируется право на получение, хранение и распространение полной, достоверной и своевременной информации о деятельности государственных органов,
  17. Статья 41. Гражданам Республики Беларусь гарантируется право на труд как наиболее достойный способ самоутверждения человека,