Anar al contingut

Detecció de neutrons

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Plantilla:Ciència en neutrons

La detecció de neutrons és un procés que permet dispondre de la constatació efectiva de la presència de neutrons que incidixen sobre un sensor adequadament colocat. Hi ha dos aspectes clau per a una detecció eficaç de neutrons: l'hardware i el software. L'hardware de detecció es referix al tipo de detector de neutrons utilisat (el més comú hui en dia és el detector de centelleo) i a l'electrònica utilisada en la configuració de detecció. Ademés, la configuració de l'hardware també definix paràmetros experimentals clau, com la distancia font-detector, l'àngul sòlit i el blindage del detector. El software de detecció consta de ferramentes d'anàlisis que realisen distintes tasques, com l'anàlisis gràfic per a medir el número i les energies dels neutrons que incidixen en el detector.

Física bàsica

[editar | editar còdic]

Efectes per mig dels que es pot detectar un neutró

[editar | editar còdic]

Les partícules atòmiques i subatòmiques es detecten per la firma que produïxen en interactuar en el seu entorn. Les interaccions resulten de les característiques fonamentals de cada tipo de partícules.

  • Càrrega: els neutrons són partícules neutres i no es ionizan directament. Per lo tant, són més difícils de detectar directament que les partícules carregades. Ademés, les seues trayectòries de moviment solament es veuen débilment afectades pels camps elèctrics i magnètics.
  • Massa: la massa del neutró (1,0086649156 (6))[1] no és detectable directament, pero influïx en les reaccions a través de les quals es pot detectar.
  • Reaccions: els neutrons reaccionen en una série de materials per mig de la dispersió elàstica produint un núcleu en reculada, i per mig de la dispersió inelástica produint un núcleu excitat o l'absorció en transmutació del núcleu resultant. La majoria dels enfocaments de detecció es basen en la detecció dels diversos productes d'estes reaccions.
  • Moment magnètic: encara que els neutrons tenen un moment magnètic de −1,9130427 (5) μN, les tècniques per a la detecció del moment magnètic no tenen la sensibilitat per a usar-les en la detecció de neutrons.
  • Moment dipolar elèctric: es prediu que el neutró tindrà solament un chicotet moment dipolar elèctric, que encara no ha segut detectat. Per lo tant, no és una firma de detecció viable.
  • Decaiguda: fòra del núcleu, els neutrons lliures són inestables i tenen un decaiguda exponencial de 885,7 0.8 (uns 14 minuts, 46 segons).[1] Els neutrons lliures es desintegren per mig de l'emissió d'un electró i un antineutrino electrònic per a convertir-se en un protón, un procés conegut com desintegració beta:[2]
Plantilla:SubatomicParticle → Plantilla:SubatomicParticle + Plantilla:SubatomicParticle + Plantilla:SubatomicParticle.
Encara que el Plantilla:SubatomicParticle i el Plantilla:SubatomicParticle produïts per la desintegració de neutrons són detectables, la taxa de desintegració és massa baixa per a servir com a base per a un sistema detector pràctic.

Opcions clàssiques de detecció de neutrons

[editar | editar còdic]

Com a resultat d'estes propietats, la detecció de neutrons es dividix en vàries categories principals:[3]

  • Reaccions d'absorció en reaccions ràpides: els neutrons de baixa energia generalment es detecten indirectament a través de reaccions d'absorció. Els materials absorbents típics utilisats tenen una secció eficaç alta per a l'absorció de neutrons i inclouen heli-3, liti-6, bor-10 i urani-235. Cada u d'ells reacciona per mig de l'emissió de partícules ionizadas d'alta energia, que la seua chafada de ionisació pot detectar-se per diversos mijos. Les reaccions més utilisades inclouen 3He(n,p) 3H, 6Li(n,t) 4He, 10B(n,α) 7Li i la fissió de l'urani.[3]
  • Processos d'activació: els neutrons es poden detectar reaccionant en absorbents en una reacció de captura radiactiva, espalación o similar, generant productes de reacció que després es desintegren en algun moment posterior, lliberant partícules beta o rajos gamma. Materials seleccionats (per eixemple, indi, or, rodio, ferro (56Fe(n,p) 56Mn), alumini (27Al(n,α)24Na), niobi (93Nb(n,2n) 92mNb) i silici (28Si(n ,p) 28Al)) tenen seccions travesseres extremadament grans para la captura de neutrons dins d'una banda d'energia molt estreta. L'us de múltiples mostres d'absorbents permet la caracterisació de l'espectre d'energia de neutrons. L'activació també permet la reconstrucció d'una exposició històrica a neutrons (per eixemple, la reconstrucció forense d'exposicions a neutrons durant un accident crític).[3]
  • Reaccions de dispersió elàstica (també conegudes com a reculada de protones): els neutrons d'alta energia generalment es detecten indirectament a través de reaccions de dispersió elàstica. Els neutrons choquen en els núcleus dels àtoms en el detector, transferint energia a eixos núcleus i creant ions detectables. Ya que la màxima transferència d'energia es produïx quan la massa de l'àtom en el que choca el neutró és comparable a la massa del neutró, els materials hidrogen[4] solen ser el mig preferit per a tals detectors.[3]

Tipos de detectors de neutrons

[editar | editar còdic]

Detectors proporcionals de gas

[editar | editar còdic]

Els contadors proporcionals de gas es pot adaptar per a detectar neutrons. Si ben els neutrons normalment no causen ionisació, l'adició d'un nucleido en secció travessera de neutrons alta permet que el detector responga als neutrons. Els nucleidos comunament utilisats per a este fi són heli-3, liti-6, bor-10 i urani-235. Ya que és més provable que estos materials reaccionen en neutrons tèrmics (és dir, neutrons que s'han desaccelerat fins a alcançar l'equilibri en el seu entorn), normalment estan rodejats per materials moderadors per a reduir la seua energia i aumentar la provabilitat de detecció.

Generalment són necessaris més refinament per a diferenciar la senyal generada pels neutrons dels efectes d'atres tipos de radiació. Ya que l'energia d'un neutró tèrmic és relativament baixa, les reaccions de les partícules carregades són discretes (és dir, essencialment monoenergéticas i es troben dins d'un estret ample de banda d'energia), mentres que atres reaccions, com les generades pels rajos gamma, comprendran un ampli ranc d'energia, lo que fa possible discriminar entre distintes fonts.

Com a classe, els detectors de ionisació de gasos medixen el número (taxa de reconte) i no l'energia dels neutrons.

Detectors proporcionals plens de gas 3He

[editar | editar còdic]

L'heli-3 és un material detector de neutrons eficaç perque reacciona absorbint neutrons tèrmics i produint una parella de ions de 1H i 3H. La seua sensibilitat als rajos gamma és insignificant, lo que proporciona un detector de neutrons molt útil. Llamentablement, el suministrament de 3He es llimita a la producció com a subproducte de la descomposició del triti (que té una vida mija de 12,3 anys). El triti es produïx com a part de programes d'armes com a reforç per a armes nuclears o com a subproducte de l'operació de reactors.

Detectors proporcionals plens de gas BF3

[editar | editar còdic]

Com el bor elemental no és gaseós, els detectors de neutrons que contenen bor poden utilisar alternativament trifluoruro de bor (BF3) enriquit al 96 % de bor-10 (el bor natural està compost de 20 % 10B, 80 % 11B).[5] El trifluoruro de bor és altament tòxic. La sensibilitat d'este detector és d'al voltant de 35-40 CPS/nv (unitats per segon per fluix de neutrons), mentres que la del revestiment de bor és d'aproximadament 4 CPS/nv. Açò es deu a que en el revestiment de bor, els neutrons reaccionen en el bor i, per lo tant, es produïxen parells de ions dins de la capa. D'ahí que les partícules carregades produïdes (alfa i àtoms d'Li) perguen part de la seua energia dins d'eixa capa. Les partícules carregades de baixa energia no poden alcançar l'entorn gaseós de la cámara, i per lo tant, el número de ionisacions produïdes en el gas també és menor.

En canvi, en una cambra plena de gas BF3, el N reacciona en el B en el gas i les partícules alfa i els àtoms de liti, totalment energètics, són capaços de produir més ionisacions i donar més polsos.

Detectors proporcionals revestits de bor

[editar | editar còdic]

Alternativament, els contadors proporcionals plens de gas revestits de bor reaccionen de manera similar als detectors proporcionals plens de gas BF3, en l'excepció de que les parets estan recobertes en 10B. En este disseny, ya que la reacció té lloc en la superfície, solament una de les dos partícules escaparà al contador proporcional.

Detectors de neutrons de centelleo

[editar | editar còdic]

Els detectors de neutrons per centelleo inclouen centelleadores orgànics líquits, cristals,[6] plàstics,[7][8] vidre,[9] i fibres de centelleo.[10]

Detectors de centelleo de fibra de vidre sensibles a neutrons

[editar | editar còdic]

L'us de vidre centelleante a pur de 6Li per a la detecció de neutrons es va informar per primera volta en la lliteratura científica en 1957,[11] i es varen realisar alvanços clau en les décades de 1960 i 1970.[12][13] Atkinson M. et al. varen demostrar en 1987 que la fibra centelleante[14] i es varen conseguir alvanços importants a finals dels anys 1980 i principis dels 1990 en el Laboratori Nacional del Noroest del Pacífic, a on es va desenrollar com una tecnologia classificada.[15][16][17][18][19] La documentació del sistema es desclasificó en 1994 i Oxford Instruments va obtindre la seua primera llicència en 1997, seguit d'una transferència a Nucsafe en 1999.[20][21][22] La fibra i els detectors de fibra ara són fabricats i venuts comercialment per Nucsafe, Inc.[23]

Les fibres de vidre centelleantes funcionen incorporant 6Li i Ce3+ en la composició general del vidre. El 6Li té una secció travessera alta per a l'absorció de neutrons tèrmics a través de la reacció 6Li(n,α). L'absorció de neutrons produïx un ion triti, una partícula alfa i energia cinètica. La partícula alfa i el ion triti interactuen en la matriu de vidre per a produir ionisació, que transferix energia als ions Ce3+ i dona com resultat l'emissió de fotons en llongituts d'ona de 390 nm - 600 nm a mida que els ions Ce3+ en estat excitat retornen a l'estat fonamental. L'event resulta en un centelleig de llum de varis mils de fotons per cada neutró absorbit. Una part de la llum centelleante es propaga a través de la fibra de vidre, que actua com a guia d'ones. Els extrems de les fibres estan acoplats ópticamente a un parell de tubos fotomultiplicadores (PMT) per a detectar explosions de fotons. Els detectors es poden utilisar per a detectar tant neutrons com a rajos gamma, que normalment es distinguixen per mig de discriminació d'altura de pols. S'han realisat esforços i alvanços substancials per a reduir la sensibilitat del detector de fibra a la radiació gamma. Els detectors originals donaven llectures falses de neutrons en un camp gamma de 0,02 mR. Les millores en el disseny, el procés i l'algoritme ara permeten l'operació en camps gamma de fins a 20 mR/h (60Co).


Els detectors de fibra centelleante tenen una sensibilitat excelent, són resistents i tenen una temporización ràpida (60 ns), de modo que és possible un ampli ranc dinàmic en les velocitats de conteo. Tenen la ventaja de que poden adoptar qualsevol forma que es desige i poden fer-se molt grans o molt menuts per al seu us en distintes classes d'aplicacions.[24] Ademés, no depenen de 3He ni de cap matèria primera que tinga disponibilitat llimitada, ni contenen materials tòxics o regulats. El seu rendiment iguala o supera el dels tubos de 3He per al reconte brut de neutrons per la major densitat d'espècies absorbents de neutrons en el vidre sòlit en comparació a el 3He gaseós a alta pressió.[24] Encara que la secció travessera de neutrons tèrmics de 6Li és baixa en comparació a la de el 3He (940 barns front a 5330 barns), la densitat atòmica de 6Li en la fibra és cinquanta voltes major, lo que resulta en una ventaja en la relació de densitat de captura efectiva d'aproximadament 10:1.

LiCaAlF6

[editar | editar còdic]

LiCaAlF6 és un cristal centelleador inorgànic sensible a neutrons que, de la mateixa manera que els detectors de fibra de vidre centelleantes sensibles a neutrons, utilisa la captura de neutrons per mig de 6Li. No obstant, a diferència dels detectors de centelleo de fibra de vidre, el 6Li és part de l'estructura cristalina del centelleador, lo que li otorga una densitat de 6Li naturalment alta. S'afig un agent dopante per a proporcionar al cristal les seues propietats centelleantes. Dos agents dopantes comuns són el ceri trivalente i l'europi divalente. El LiCaAlF6 dopat en europi té la ventaja sobre atres materials de que el número de fotons òptics produïts per captura de neutrons és d'aproximadament 30.000, lo que és 5 voltes major que, per eixemple, en les fibres de vidre centelleantes sensibles als neutrons.[25] Esta propietat facilita la discriminació de fotons i neutrons. Per la seua alta densitat 6Li, este material és adequat per a produir detectors de neutrons compactes i llaugers. En conseqüència, el LiCaAlF6 s'ha utilisat per a la detecció de neutrons a grans altituts en missions en globos.[26] El llarc temps de desintegració del LiCaAlF2+ dopat en Eu6 ho fa menys adequat per a medicions en entorns d'alta radiació, mentres que la variant dopada en Ce3+ té un temps de desintegració més curt pero adolix d'un menor rendiment lluminós.[27]

Centelleador de neutrons-gamma de detecció dual NaIL

[editar | editar còdic]

El cristal de yodur de sodi co-dopat en talio i liti [NaI(Tl+Li)], també conegut com NaIL, té la capacitat de detectar radiació gamma i neutrons tèrmics en un sol cristal en una excepcional discriminació en forma de pols. L'us de baixes concentracions de 6Li en NaIL i gruixa grans poden conseguir les mateixes capacitats de detecció de neutrons que els detectors 3He, CLYC o CLLB a un cost menor. El co-dopage 6Li (95% enriquit) introduïx una detecció eficient de neutrons tèrmics en el centelleador de rajos gamma més establit, a l'hora que conserva les propietats de centelleo favorables del NaI(Tl) estàndar. NaIL pot proporcionar detectors d'un sol material de gran volum, tant per a rajos gamma com per a neutrons, a un baix preu per volum.[28][29][30]

Detectors de neutrons semiconductors

[editar | editar còdic]

Hi ha dos tipos bàsics de detectors de neutrons semiconductors: els primers són dispositius electrònics recoberts en un material reactiu als neutrons i el segon és un semiconductor compost parcialment de material reactiu als neutrons.[31] La més exitosa d'estes configuracions és el tipo de dispositiu recobert, i un eixemple seria un diodo de Si pla comú recobert en 10B o 6LiF.[32] Este tipo de detector va ser propost per primera volta per Babcock et al.[33] El concepte és senzill. Un neutró és absorbit en la película reactiva i emet espontàneament productes de reacció energètics. Un producte de reacció pot alcançar la superfície del semiconductor i, en entrar en el semiconductor, produïx pares electró-buit. Baixe un voltage de polarisació inversa, estos electrons i buits són arrastrats a través del diodo per a produir una corrent induïda, generalment integrada en modo de pols per a formar una eixida de voltage.

L'eficiència intrínseca màxima per a dispositius en una sola capa és aproximadament del 5 % per a neutrons tèrmics (0,0259 eV), i el disseny i el funcionament es descriuen detalladament en la lliteratura.[34] La llimitació de l'eficiència de detecció de neutrons és conseqüència de la autoabsorción del producte de reacció. Per eixemple, el ranc en una película de bor de partícules α d'1,47 MeV de la reacció 10B(n,α) 7Li és d'aproximadament 4,5 micrones, i el ranc en LiF de ions de triti de 2,7 MeV de la reacció 10B(n,α) 7Li és d'aproximadament 28 micrones. Els productes de reacció que s'originen a distàncies més alluntades de l'interfaç película/semiconductor no poden alcançar la superfície del semiconductor i, en conseqüència, no contribuiran a la detecció de neutrons. També s'han explorat dispositius recoberts en Gd natural, principalment per la seua gran secció travessera microscòpica de neutrons tèrmics de 49.000 barns.[35][36] No obstant, els productes d'interés de la reacció Gd(n,γ) són principalment electrons de baixa conversió d'energia, en la seua majoria agrupats al voltant dels 70 keV. En conseqüència, la discriminació entre events induïts per neutrons i per rajos gamma (que produïxen principalment electrons dispersos Compton) és difícil per als diodos semiconductors recoberts de Gd. Un disseny de píxels compensats va buscar remediar el problema.[37] En general, es preferixen els dispositius recoberts en 10B o 6LiF, principalment perque els productes de reacció de partícules carregades energètiques són molt més fàcils de discriminar de les radiacions de fondo.


La baixa eficiència dels diodos plans recoberts va dur al desenroll de detectors de neutrons semiconductors microestructurados (MSND). Estos detectors tenen estructures microscòpiques gravades en un substrat semiconductor, que posteriorment es transformen en un diodo tipo clavilla. Les microestructura es reblixen en material reactiu als neutrons, generalment 6LiF, encara que s'ha utilisat 10B. L'aument de la superfície del semiconductor adjacent al material reactiu i la major provabilitat de que un producte de reacció entre en el semiconductor aumenten en gran medida l'eficiència de detecció de neutrons intrínseca.[38]

Archiu:Basic design of a microstructured semiconductor neutron detector ( caps block 207 ) es.jpg
Disseny bàsic d'un detector de neutrons semiconductor microestructurado (MSND).[39]


La configuració del dispositiu MSND va ser proposta per primera volta per Muminov i Tsvang,[40] i posteriorment per Schelten et al.[41] Va ser anys més tarde quan es va fabricar i va demostrar el primer eixemple funcional d'un MSND[42][43] té llavors solament un 3,3% d'eficiència de detecció de neutrons tèrmics. Des d'eixe treball inicial, els MSND han conseguit una eficiència de detecció de neutrons tèrmics superior al 30%.[44] Encara que els MSND poden funcionar en el potencial incorporat (voltage aplicat zero), funcionen millor quan s'apliquen 2-3 volts. En la década de 2020 hi havia varis grups treballant en variacions de dispositius MSND.[45][46] Els tipos més exitosos són la varietat reblix en material 6LiF. Els MSND són fabricats i venuts comercialment per RadiationDetection Technologies, Inc.[47] Es

ha informat que versions experimentals alvançades de MSND de doble cara en microestructura opostes en abdós costats d'una oblea semiconductora tenen una eficiència de detecció de neutrons tèrmics superior al 65 %,[48] i en teoria són capaces d'alcançar una eficiència superior al 70 %.

Els detectors a pur de semiconductors en els que un o més àtoms constituents reaccionen en neutrons es denominen detectors de neutrons semiconductors en massa. Els detectors de neutrons d'estat sòlit a granel es poden dividir en dos categories bàsiques: els que es basen en la detecció de productes de reacció de partícules carregades i els que es basen en la detecció de rajos gamma de captura ràpida. En general, este tipo de detector de neutrons és difícil de fabricar de forma fiable, i no estan disponibles comercialment.


Els materials a granel que depenen de les emissions de partícules carregades es basen en semiconductors que contenen bor i liti. En la busca de detectors de neutrons semiconductors en massa, els materials a pur de bor, com BP, BA, BN i B4C, s'han investigat més que atres materials potencials.[49][50][51][52][53][54]

Els semiconductors a pur de bor en forma cúbica són difícils de cultivar com a cristals en massa, principalment perque requerixen altes temperatures i alta pressió per a la seua síntesis. BP i BAs poden descompondre's en estructures cristalines indesijables (de forma cúbica a icosaédrica) a menos que se sintetisen a alta pressió. B4C també forma unitats icosaédricas en una estructura cristalina romboèdrica, una transformació indesijable perque l'estructura icosaédrica té propietats de recolecció de càrrega relativament pobres[55] que fan que estes formes icosaédricas no siguen adequades per a la detecció de neutrons.


El BN es pot formar com a cristals simples hexagonals, cúbics (zincblenda) o de wurtzita, depenent de la temperatura de creiximent, i generalment es cultiva per mig de métodos de película prima. És la forma hexagonal simple de el BN la que més s'ha estudiat com a detector de neutrons. Generalment s'ampren métodos de deposición química de vapor de película prima per a produir BP, BA, BN o B4C. Estes películes a pur de bor a sovint creixen sobre substrats de Si tipo n, que poden formar una unió pn en el Si i, per lo tant, produir un diodo de Si recobert com es descriu al començ d'esta secció. En conseqüència, la resposta als neutrons del dispositiu pot confondre's fàcilment en una resposta massiva quan en realitat és una resposta de diodo recobert. Fins a la data, hi ha escassa evidència de que els semiconductors basats en bor produïxquen senyals de neutrons intrínseques.

Els semiconductors que contenen Li, classificats com a composts de Nowotny-Juza, també s'han investigat com a detectors de neutrons en massa. S'ha demostrat que el compost de Nowotny-Juza, LiZnAs, és un detector de neutrons.[56] No obstant, el material és difícil i costós de sintetisar, i solament s'han descrit menuts cristals semiconductors. Finalment, s'han investigat materials semiconductors tradicionals en dopantes reactius a neutrons, concretament, detectors de Si(Li). Els neutrons interactuen en el dopante de liti del material i produïxen productes de reacció energètics. No obstant, la concentració de dopante és relativament baixa en els detectors de Si dopats en Li (o atres semiconductors dopats), normalment menys de 1019 cm−3. Per a una concentració degenerada d'Li de l'orde de 1019 cm−3, un bloc de Si(Li) natural de 5 cm de gruixa tindria menys del 1% d'eficiència de detecció de neutrons tèrmics, mentres que un bloc de 5 cm de gruixa d'un detector de Si(6Li) tindria solament un 4,6% d'eficiència de detecció de neutrons tèrmics.

Semiconductors emissors ràpits de rajos gamma, com CdTe,[57][58]

i HgI2[59][60] s'han utilisat en èxit com a detectors de neutrons. Depenen de les emissions immediates de rajos gamma de la reacció 113Cd(n, γ)114Cd (que produïx 558,6 keV i 651,3rajos gamma keV) i la reacció 199Hg(n, γ)200Hg (que produïx rajos gamma de 368,1 keV i 661,1 keV). No obstant, estos materials semiconductors estan dissenyats per a usar-se com a espectrómetros de rajos gamma i, per lo tant, són intrínsecament sensibles al fondo de rajos gamma. En una resolució d'energia adequada, es pot utilisar la discriminació de l'altura del pols per a separar les emissions immediates de rajos gamma de les interaccions en neutrons. No obstant, l'eficàcia efectiva de la detecció de neutrons es veu compromesa per una relació de Compton relativament menuda. En atres paraules, la majoria dels events se sumen al continu de Compton en lloc del pico d'energia complet, lo que dificulta la discriminació entre neutrons i rajos gamma de fondo. Ademés, tant el Cd com el Hg naturals tenen seccions travesseres de neutrons tèrmics (n,γ) relativament grans de 2444 b i 369,8 b, respectivament. En conseqüència, la majoria dels neutrons tèrmics s'absorbixen prop de la superfície del detector, de modo que casi la mitat dels rajos gamma immediats s'emeten en direccions alluntades de la massa del detector i, per lo tant, produïxen una reabsorción o eficiència d'interacció de rajos gamma deficients.

Detectors d'activació de neutrons

[editar | editar còdic]

Es poden colocar mostres d'activació en un camp de neutrons per a caracterisar l'espectre d'energia i l'intensitat dels neutrons. Són utilisables reaccions d'activació que tenen diferents llindars d'energia, incloses 56Fe(n,p)56Mn, 27Al(n,a)24Na,93Nb(n,2n)92mNb i 28Si(n,p)28Al.[61]

Detectors de neutrons ràpits

[editar | editar còdic]

Els neutrons ràpits a sovint es detecten moderant-los (ralentisant-los) primer a energies tèrmiques. No obstant, durant eixe procés es pert l'informació sobre l'energia original del neutró, la seua direcció de viage i el temps d'emissió. Per a moltes aplicacions, la detecció de neutrons "ràpits" que retenen esta informació és molt desijable.[62]


Els detectors de neutrons ràpits típics són els centelleadores de líquits, els detectors de gasos nobles basats en[63] 4-He[64] i els detectors de plàstic. Els detectors de neutrons ràpits es diferencien entre sí 1.) per la seua capacitat de distinguir neutrons i rajos gamma (per mig de discriminació de la forma del pols) i 2.) sensibilitat. La capacitat de distinguir entre neutrons i rajos gamma és excelent en els detectors de 4-He basats en gasos nobles per la seua baixa densitat electrònica i la seua propietat d'alta discriminació de la forma del pols. De fet, s'ha demostrat que els centelleadores inorgànics com el sulfur de zinc presenten grans diferències en els seus temps de desintegració per a protones i electrons; una característica que s'ha aprofitat combinant el cristal inorgànic en un convertidor de neutrons (com el metacrilato de polimetilo) en el detector de neutrons ràpits de microcapas.[65] Estos sistemes són capaços de detectar selectivament sol neutrons ràpits en un camp de radiació mixta de neutrons i rajos gamma sense requerir tècniques adicionals, com la discriminació de la forma del pols.[66]


La detecció de neutrons ràpits planteja una série de problemes especials. S'ha desenrollat un detector direccional de neutrons ràpits utilisant múltiples reculada de protones en plans separats de material centelleador plàstic. Es registren les trayectòries dels núcleus en reculada creats per la colisió de neutrons, de modo que la determinació de l'energia i el moment de dos núcleus en reculada permet calcular la direcció de la trayectòria i l'energia del neutró que va sofrir dispersió elàstica en ells.[67]

Vore també

[editar | editar còdic]

Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 Particle Data Group's Review of Particle Physics 2006
  2. ↑ Particle Data Group Summary Data Table on Baryons
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Tsoulfanidis, Nicholas (1995). Measurement and Detection of Radiation, 2nd edició, Washington, D.C.: Taylor & Francis, pp. 467–501. ISBN 978-1-56032-317-4.
  4. ↑ Materials en alt contingut d'hidrogen com a aigua o plàstic.
  5. ↑ Boron Trifluoride (BF3) Neutron Detectors
  6. ↑ Yousuke, I. (2000). «Deterioration of pulse-shape discrimination in liquid organic scintillator at high energies», 2000 IEEE Nuclear Science Symposium. Conference Record (Cat. No.00CH37149) (vol. 1), IEEE, pp. 6/219–6/221. doi:10.1109/NSSMIC.2000.949173. ISBN 978-0-7803-6503-2.
  7. ↑ Kawaguchi, N. (2009). «Study of crystal growth and scintillation properties as a neutron detector of 2-inch diameter eu doped LiCaAlF6 single crystal», 2009 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (NSS/MIC), IEEE, pp. 1493–1495. doi:10.1109/NSSMIC.2009.5402299. ISBN 978-1-4244-3961-4.
  8. ↑ «Example crystal scintillator based neutron monitor.». Archivat des d'el original, el 1 d'octubre de 2011. Consultat el 29 de març de 2024.
  9. ↑ Bollinger, L. M. (1962). “Neutron Detection With Glass Scintillators”. Nuclear Instruments and Methods 17 (1): 97–116. doi:10.1016/0029-554X(62)90178-7. Bibcode: 1962NucIM..17...97B.
  10. ↑ Miyanaga, N. (1997). “Fiber scintillator/streak camera detector for burn history measurement in inertial confinement fusion experiment”. Review of Scientific Instruments 68 (1): 621–623. doi:10.1063/1.1147667. Bibcode: 1997RScI...68..621M.
  11. ↑ Egelstaff, P. A. (1957). “Glass Scintillators For Prompt Detection Of Intermediate Energy Neutrons”. Nuclear Instruments and Methods 1 (4): 197–199. doi:10.1016/0369-643x(57)90042-7. Bibcode: 1957NucIn...1..197I.
  12. ↑ Bollinger, L. M. (1962). “Neutron Detection With Glass Scintillators”. Nuclear Instruments and Methods 17 (1): 97–116. doi:10.1016/0029-554X(62)90178-7. Bibcode: 1962NucIM..17...97B.
  13. ↑ Spowart, A. R. (1976). “Neutron Scintillating Glasses .1. Activation By External Charged-Particles And Thermal-Neutrons”. Nuclear Instruments and Methods 135 (3): 441–453. doi:10.1016/0029-554X(76)90057-4. Bibcode: 1976NucIM.135..441S.
  14. ↑ Atkinson, M. (1987). “Initial Tests Of A High-Resolution Scintillating Fiber (Scifi) Tracker”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 254 (3): 500–514. doi:10.1016/0168-9002(87)90022-2. Bibcode: 1987NIMPA.254..500A.
  15. ↑ Bliss, M. (1995). “Glass-fiber-based neutron detectors for high- and low-flux environments”. Proc. SPIE 2551: 108. doi:10.1117/12.218622. Bibcode: 1995SPIE.2551..108B. (Enllaç trencat: giner de 2018)
  16. ↑ Abel, K. H. (1993). “Performance and Applications of Scintillating-Glass-Fiber Neutron Sensors”. Proceedings of the SCIFI 93 Workshop on Scintillating Fiber Detectors: 463–472.
  17. ↑ Abel, K. H. (1994). “Scintillating Glass Fiber-Optic Neutron Sensors”. MRS Proceedings 348: 203–208. doi:10.1557/PROC-348-203. Bibcode: 1994mrs..meetR...4A.
  18. ↑ Bliss, M. (1994). “The Physics and Structure-property Relationships of Scintillator Materials: Effect of Thermal History and Chemistry on the Light Output of Scintillating Glasses”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 342 (2–3): 357–393. doi:10.1016/0168-9002(94)90263-1. Bibcode: 1994NIMPA.342..357B.
  19. ↑ Bliss, M. (1994). “Relationship Between Microstructure and Efficiency of Scintillating Glasses”. MRS Proceedings 348: 195–202. doi:10.1557/PROC-348-195.
  20. ↑ Seymour, R. (2001). “Portal, freight and vehicle monitor performance using scintillating glass fiber detectors for the detection of plutonium in the Illicit Trafficking Radiation Assessment Program”. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 248 (3): 699–705. doi:10.1023/A:1010692712292.
  21. ↑ Seymour, R. S. (1998). “Performance of a neutron-sensitive scintillating glass-fiber panel for portal, freight and vehicle monitoring”. Proc. SPIE 3536: 148–155. doi:10.1117/12.339067. (Enllaç trencat: giner de 2018)
  22. ↑ Seymour, R. S. (2000). “Scintillating-glass-fiber neutron sensors, their application and performance for plutonium detection and monitoring”. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 243 (2): 387–388. doi:10.1023/A:1016009726996.
  23. ↑ Nucsafe Inc. website
  24. ↑ 24,0 24,1 Van Ginhoven, R. M. (2009). “Alternative Neutron Detector Technologies for Homeland Security PIET-43741-TM-840 PNNL-18471”.
  25. ↑ Yanagida, T. (2011). “Europium and Sodium Codoped LiCaAlF6 Scintillator for Neutron Detection”. Applied Physics Express 4 (10): 106401. doi:10.1143/apex.4.106401. Bibcode: 2011APExp...4j6401I.
  26. ↑ Kole, M. (2013). “A Balloon-born Measurement of High Latitude Atmospheric Neutrons Using a LiCAF Neutron Detector”. Nuclear Science Symposium Conference Record. Bibcode: 2013arXiv1311.5531K.
  27. ↑ Iwanowska, J. (2011). “Thermal neutron detection with Ce3+ doped LiCaAlF6 single crystals”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 652 (1): 319–322. doi:10.1016/j.nima.2010.09.182. Bibcode: 2011NIMPA.652..319I.
  28. ↑ «Large Format Li Co-doped NaI:Tl Scintilation Detector for Gamma-ray and Neutron Dual Detection, 2017 Technical Paper.». Archivat des d'el original, el 30 d'octubre de 2020. Consultat el 29 de març de 2024.
  29. ↑ «Li co-doped NaI:Tl (NaIL) − A Large Volume Neutron-Gamma Scintillator with Exceptional Pulse Shape Discrimination 2017 IEEE Presentation.». Archivat des d'el original, el 30 d'octubre de 2020. Consultat el 29 de març de 2024.
  30. ↑ «Example Gamma-Neutron Dual detector.». Archivat des d'el original, el 1 de novembre de 2019. Consultat el 29 de març de 2024.
  31. ↑ Caruso, A.N. (2010). “The Physics of Solid-State Neutron Detector Materials and Geometries”. J. Phys.: Condens. Matter 22 (44): 443201 (32 pp). doi:10.1088/0953-8984/22/44/443201. PMID 21403341.
  32. ↑ Rose, A. (1967). “Sputtered Boron Films on Silicon Surface Barrier Detectors”. Nuclear Instruments and Methods 52 (1): 166–170. doi:10.1016/0029-554X(67)90576-9. Bibcode: 1967NucIM..52..166R.
  33. ↑ Babcock, R.V. (1959). “Coated Semiconductor is Tiny Neutron Detector”. Nucleonics 17: 116–122.
  34. ↑ McGregor, D.S. (2003). “Design Considerations for Thin Film Coated Semiconductor Thermal Neutron Detectors – I: Basics Regarding Alpha Particle Emitting Neutron Reactive Films”. Nuclear Instruments and Methods A 500 (1–3): 272–308. doi:10.1016/S0168-9002(02)02078-8. Bibcode: 2003NIMPA.500..272M.
  35. ↑ Rauch, H. (1967). “Ein Neuartiger Detektor fur Langsame Neutronen”. Nuclear Instruments and Methods 46 (1): 153–156. doi:10.1016/0029-554X(67)90408-9. Bibcode: 1967NucIM..46..153R.
  36. ↑ Feigl, B. (1968). “Der Gd-neutronenzahler”. Nuclear Instruments and Methods 61 (3): 349–356. doi:10.1016/0029-554X(68)90250-4. Bibcode: 1968NucIM..61..349F.
  37. ↑ McGregor, D.S. (2002). “Recent Results From Thin-Film-Coated Semiconductor Neutron Detectors”. Proc. SPIE 4784: 164–182. doi:10.1117/12.455697.
  38. ↑ McGregor, D.S. (2013). “Present Status of Microstructured Semiconductor Neutron Detectors”. J. Cryst. Growth 379: 99–110. doi:10.1016/j.jcrysgro.2012.10.061. Bibcode: 2013JCrGr.379...99M.
  39. ↑ McGregor, D.S. (2015). “Development of Compact High Efficiency Microstructured Semiconductor Neutron Detectors”. Rad. Phys. Chem. 116: 32–37. doi:10.1016/j.radphyschem.2015.05.025. Bibcode: 2015RaPC..116...32M.
  40. ↑ Muminov, R.A. (1987). “High-Efficiency Semiconductor Thermal-Neutron Detectors”. Soviet Atomic Energy 62 (4): 316–319. doi:10.1007/BF01123372.
  41. ↑ Schelten, J. (1997). “A New Neutron Detector Development Based on Silicon Semiconductor and 6LiF Converter”. Physica B: Condensed Matter 234-236: 1084–1086. doi:10.1016/S0921-4526(97)00024-0. Bibcode: 1997PhyB..234.1084S.
  42. ↑ McGregor, D.S. (2001). “New Surface Morphology for Low Stress Thin-Film-Coated Thermal Neutron Detectors”. IEEE Nucl Sci. Symp. Conf. Rec., Sant Diego, Califòrnia, Nov. 4-9 49 (4): 1999. doi:10.1109/TNS.2002.801697. Bibcode: 2002ITNS...49.1999M.
  43. ↑ McGregor, D.S. (2002). “New Surface Morphology for Low Stress Thin-Film-Coated Thermal Neutron Detectors”. IEEE Transactions on Nuclear Science 49 (4): 1999–2004. doi:10.1109/TNS.2002.801697. Bibcode: 2002ITNS...49.1999M.
  44. ↑ Fronk, R.G. (2015). “High-Efficiency Microstructured Semiconductor Neutron Detectors for Direct Helium-3 Replacement”. Nucl. Instrum. Methods A 779: 25–32. doi:10.1016/j.nima.2015.01.041.
  45. ↑ Uher, J. (2007). “Characterization of 3D Thermal Neutron Semiconductor Detectors”. Nucl. Instrum. Methods A 576 (1): 32–37. doi:10.1016/j.nima.2007.01.115. Bibcode: 2007NIMPA.576...32U.
  46. ↑ Nikolic, R.J. (2008). “6:1 Aspect Ràtio Silicon Pillar Based Thermal Neutron Detector Filled with 10B”. Appl. Phys. Lett. 93 (13): 133502 (3 pages). doi:10.1063/1.2985817. Bibcode: 2008ApPhL..93m3502N.
  47. ↑ RDT, Inc. website
  48. ↑ Ochs, T.R. (2017). “Present Status of the Microstructured Semiconductor Neutron Detector-Based Direct Helium-3 Replacement”. IEEE Trans. Nucl. Sci. 64 (7): 1846–1850. doi:10.1109/TNS.2017.2653719. Bibcode: 2017ITNS...64.1846O.
  49. ↑ Ananthanarayanan, K.P. (1974). “Boron Compounds for Thermal Neutron Detection”. Nucl. Instrum. Methods 118 (1): 45–48. doi:10.1016/0029-554X(74)90683-1. Bibcode: 1974NucIM.118...45A.
  50. ↑ Kumashiro, Y. (1987). “The Preparation of 10BP Single Crystals”. Proc. Tenth International Conference Chemical Vapor Deposition 87-88: 813–818.
  51. ↑ Emin, D. (2005). “A Proposed Boron-Carbide-Based Solid-State Neutron Detector”. J. Appl. Phys. 97 (1): 013529–013529–3. doi:10.1063/1.1823579. Bibcode: 2005JAP....97a3529I.
  52. ↑ Caruso, A.N. (2006). “The All Boron Carbide Diode Neutron Detector: Comparison and Theory”. Mater. Sci. Eng. B 135 (2): 129–133. doi:10.1016/j.mseb.2006.08.049.
  53. ↑ McGregor, D.S. (2008). “Thermal Neutron Detection with Pyrolytic Boron Nitride”. Nucl. Instrum. Methods A 591 (3): 530–533. doi:10.1016/j.nima.2008.03.002. Bibcode: 2008NIMPA.591..530M.
  54. ↑ Doan, T.C. (2015). “Hexagonal Boron Nitride Thin Film Thermal Neutron Detectors with High Energy Resolution of the Reaction Products”. Nucl. Instrum. Methods A 783: 121–127. doi:10.1016/j.nima.2015.02.045. Bibcode: 2015NIMPA.783..121D.
  55. ↑ Domnich, V. (2011). “Boron Carbide: Structure, Properties, and Stability Under Stress”. J. Am. Ceram. Soc. 94 (11): 3605–3628. doi:10.1111/j.1551-2916.2011.04865.x.
  56. ↑ Montag, B.W. (2016). “Device Fabrication, Characterization, and Thermal Neutron Detection Response of LiZnP and LiZnAs Semiconducting Devices”. Nucl. Instrum. Methods A 836: 30–36. doi:10.1016/j.nima.2016.08.037. Bibcode: 2016NIMPA.836...30M.
  57. ↑ Vradii, A.G. (1977). “Possibilities of Recording Thermal Neutrons with Cadmium Telluride Detectors”. Sov. Atomic Energy 42: 64–66. doi:10.1007/BF01119710.
  58. ↑ McGregor, D.S. (1996). “Thermal Neutron Detection with Cadmium1−xZincxTelluride Semiconductor Detectors”. Nucl. Instrum. Methods A 381 (2–3): 498–501. doi:10.1016/S0168-9002(96)00580-3. Bibcode: 1996NIMPA.381..498M.
  59. ↑ Beyerle, A.G. (1987). “Neutron Detection with Mercuric Iodide Detectors”. Nucl. Instrum. Methods A 256 (2): 377–380. doi:10.1016/0168-9002(87)90236-1. Bibcode: 1987NIMPA.256..377B.
  60. ↑ Bell, Z.W. (2004). “Neutron Detection with Mercuric Iodide”. IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 (3): 1163–1165. doi:10.1109/TNS.2004.829651. Bibcode: 2004ITNS...51.1163B.
  61. ↑ (2005) «Development of Elpasolite and Monoclinic Thermal Neutron Scintillators», IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, 2005 (vol. 1), IEEE, pp. 239–243. doi:10.1109/NSSMIC.2005.1596245. ISBN 978-0-7803-9221-2.
  62. ↑ Stromswold, D.C. (1999). “Direct Fast-Neutron Detection. PNNL-13068, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA.”.
  63. ↑ Pozzi, S. A. (2011). “Evaluation of New and Existing Organic Scintillators for Fast Neutron Detection”. Proceedings of the Institute of Nuclear Materials Management 52nd Annual Meeting on CD-ROM, Palm Desert, Califòrnia, USA. July 17 – 22.
  64. ↑ Lewis, J.M. (2014). “Fission signal detection using helium-4 gas fast neutron scintillation detectors”. Appl. Phys. Lett. 105 (1): 014102. doi:10.1063/1.4887366. Bibcode: 2014ApPhL.105a4102L.
  65. ↑ Ghosh, P. (2018). “A high-efficiency, low-Ĉerenkov Micro-Layered Fast-Neutron Detector for the TREAT hodoscope”. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 904: 100–106. doi:10.1016/j.nima.2018.07.035. Bibcode: 2018NIMPA.904..100G.
  66. ↑ Ghosh, P. (2019). «Gamma-Ray Rejection of the SiPM-coupled Micro-Layered Fast-Neutron Detector», 2019 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS/MIC), pp. 1–3. doi:10.1109/NSS/MIC42101.2019.9059869. ISBN 978-1-7281-4164-0.
  67. ↑ Vanier, P. E. (2007). «Calibration and testing of a large-area fast-neutron directional detector», 2007 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, IEEE, pp. 179–184. doi:10.1109/NSSMIC.2007.4436312. ISBN 978-1-4244-0922-8.


Referències

[editar | editar còdic]


Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Detecció_de_neutrons&oldid=814811»