Способ детектирования источника потока нейтронов

Способ детектирования источника потока нейтронов

Реферат

 

Использование: в ядерной физике, физике космический лучей и астрофизике. Сущность изобретения: для определения угловых координат источника нейтронов, плотности потока и энергий нейтронов используют два позиционно-чувствительных детектора. Детекторы расположены на расстоянии друг под другом в параллельных плоскостях. Каждый детектор представляет собой один сцинтиллятор и набор из N 7 фотоприемников, оптически сопряженных со сцинтиллятором. Координату сцинтилляции в каждом детекторе определяют по распределению светового потока в объеме соответствующего сцинтиллятора. 1 ил.

Изобретение относится к ядерной физике, физике космических лучей и астрофизике. Детектирования ионизирующего излучения в принципе всегда является актом взаимодействия частицы с веществом детектора (газ, жидкость или твердое тело). Для определения угловых координат источника нейтронов, плотности потока и энергий нейтронов применяют сцинтилляционно-модульный способ [1] При этом способе используют два позиционно-чувствительных детектора (ПЧД), разнесенных на определенное расстояние друг от друга, причем ПЧД представляет собой набор сцинтиблоков (модулей), каждый из которых состоит из одного сцинтиллятора и одного фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Взаимодействие нейтрона с сцинтиллятором проявляется в виде радиолюминесценции (сцинтилляции), которая фиксируется с помощью ФЭУ. Координата сцинтилляции в ПЧД определяется по положению одного сработавшего сцинтиблока из имеющегося набора модулей, т.е. за координату сцинтилляции независимо от того в какой точке модуля она произошла принимается координата центра модуля. Аналогично измеряется координата сцинтилляции и во втором ПЧД. таким образом, измерение координаты сцинтилляции в ПЧД происходит дискретно с шагом, который в принципе не может быть меньше диаметра ФЭУ. Поскольку энергия, угол рассеяния частицы и угловые координаты источника ионизирующего излучения вычисляются на основании измеренных координат сцинтилляции, то использование сцинтилляционно-модульного способа [1] не дает достаточного углового разрешения при определении угловых координат источника излучения. Обеспечение высокого энергетического и углового разрешения при регистрации нейтронов требуется при проведении экспериментов в ядерной и атомной физике, при исследовании космоса.

Технической задачей изобретения является повышение углового и энергетического разрешения при детектировании источника потока нейтронов.

Способ детектирования источника нейтронов поясняется чертежом, на котором: 0 источник нейтронов, S1, S2 сцинтиллятора, 1 N фотоприемники, А1, А2, А3, А4 и В1, В2, В3, В4 координаты взаимодействия нейтронов со сцинтилляторами S1 и S2, соответственно. В сцинтилляторе S2 показано распределение светового потока со сцинтилляции в т.В1.

Предлагаемый способ детектирования потока нейтронов основан на том, что координату сцинтилляции в каждом из двух разнесенных на некоторое расстояние сцинтилляторов в отличии от сцинтилляционно-модульного способа [1] определяют по распределению в объеме сцинтиллятора светового потока, который в каждом сцинтилляторе измеряют с помощью набора из N фотоприемников, оптически сопряженных со соответствующим сцинтиллятором. Нейтрон n от удаленного источника нейтронов 0 при взаимодействии со сцинтиллятором S1 образует в нем протон отдачи p1 и вылетает из S1 по направлению А1В1 (cм.чертеж). Протон отдачи p1, взаимодействуя с S1, образует сцинтилляцию, интенсивность которой определяется его энергией E_p1 и фиксируется одновременно всеми N фотоприемниками данного сцинтиллятора. Амплитуда импульса, возникающего на выходе каждого фотоприемника, зависит как от интенсивности сцинтилляции, так и от места расположения фотоприемника относительно нее. Энергию протона отдачи измеряют путем суммирования амплитуд импульсов со всех N фотоприемников. Координату В1 сцинтилляции вычисляют как В1 S_um(R_k1_k)/S_um(1_k), где R_k - координата центра k-го фотоприемника в выбранной системе координат, 1_k амплитуда сигнала на k-м фотоприемнике, S_um(1_k) сумма амплитуд импульсов со всех N фотоприемников. Энергия E_n нейтрона n равна сумме энергии E_p1 протона отдачи р1 и энергии E_n1 рассеянного нейтрона n1. Энергию нейтрона n1 вычисляют, измеряя время пролета нейтрона n1 между сцинтилляторами и координаты А1 и В1 сцинтилляцией в S1 и S2, соответственно. Аналогично происходит взаимодействие рассеянного нейтрона n1 в сцинтилляторе S2 с образованием протона отдачи и, соответственно, сцинтилляции в т.в1. Угол Ф1 между направлением падающего нейтрона n и осью С1А1В1 вычисляют как tanФ1 (E_p1/E_n1)^1/2. Возможные направления полета исходного нейтрона n образуют вокруг направления С1А1В1 конус с углом полураствора Ф1. Различным влетающим в S1 нейтронам от источника 0 соответствуют свои конуса, одна из образующих которых направлена на источник нейтронов 0. Пересечение образующих ОА1, ОА2, ОА3 и ОА4 указывает направление на источник нейтронов 0, т.е. угловые координаты источника. Для достижения углового разрешения 0,1 рад и энергетического разрешения 15% требуется не менее 7 фотоприемников (N7).

Формула изобретения

Способ детектирования источника потока нейтронов, заключающийся в регистрации сцинтилляции от пролетающих нейтронов с помощью двух позиционно-чувствительных детекторов, расположенных на расстоянии друг под другом в параллельных плоскостях, отличающийся тем, что при определении угловых координат источника потока нейтронов, координату сцинтилляции в каждое позиционно-чувствительном детекторе измеряют по распределению в объеме сцинтиллятора светового потока с помощью N7 фотоприемников, покрывающих поверхность каждого сцинтиллятора и приведенных с нею в оптический контакт.

РИСУНКИ

Рисунок 1