Нейтроннi методи детектування вибухових речовин
DOI:
https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-74Ключові слова:
зворотне розсiювання нейтронiв, виявлення наземних мiн, детектор нейтронiв, ефективнiсть виявленняАнотація
У статтi розглядаються фiзичнi аспекти деяких методiв виявлення наземних мiн, заснованих на зворотному розсiюваннi швидких нейтронiв. Було проведено аналiз продуктiв реакцiї взаємодiї швидких, повiльних та теплових нейтронiв з ядрами H, C, N, O, що входять до складу вибухових речовин головним чином для того, щоб з’ясувати, як використовувати вториннi миттєвi та затриманi гамма-кванти, що випромiнюються ядрами вибухових речовин, для досягнення пiдвищеної ефективностi
виявлення вибухових речовин. Обговорюються фiзичнi особливостi деяких вiдомих методiв виявлення вибухових матерiалiв, що використовують пружне та непружне розсiювання швидких нейтронiв. Метою було одночасне використання як розсiяних швидких, так i нейтронiв середнiх енергiй, що випромiнюються ядрами вибухових речовин в результатi реакцiй пружного та непружного розсiювання (зворотного розсiювання), а також вторинних миттєвих та затриманих гамма-квантiв. Найбiльш
пiдходящим кандидатом на роль таких детекторiв можуть бути детектори гамма-нейтронiв на основi оксидних сцинтиляторiв типу ZWO, якi одночасно чутливi як до швидких, теплових, i особливо, до резонансних нейтронiв, а також до гамма-квантiв у широкому iнтервалi енергiй вiд десяткiв МеВ до сотень еВ. Використання низькопорогового одноелектронного режиму реєстрацiї фотонiв дозволяє значно пiдвищити чутливiсть систем детектування.
Посилання
A. Buffler, “Fast neutron scattering analysis,” Doctoral Thesis, University of Cape Town, 1998. https://open.uct.ac.za/items/5161f2a2-f3a8-4f5a-a92f-8305a9875f4e
M. Litz, C. Waits, and J. Mullins, Neutron-Activated Gamma-Emission: Technology review, (2012). https://doi.org/10.21236/ada554870
A.P. Barzilov, I.S. Novikov, and P.C. Womble, “Material Analysis Using Characteristic Gamma Rays Induced by Neutrons,” in: Gamma Radiation, edited by F. Adrovic, (InTech. 2012). https://www.perlego.com/book/2014964/gamma-radiation-pdf
T.U. Munchen, Advanced Lab Course in Physics at FRM II. Prompt Gamma Activation Analysis, (PGAA), (2004). https://wiki.mlz-garching.de/ media/fopra:pgaa praktikum 2015.pdf
E. Hussein, and E. Waller, “Landmine detection: the problem and the challenge. Applied Radiation and Isotopes,” 53(4–5), 557–563 (2000). https://doi.org/10.1016/s0969-8043(00)00218-9
A. Buffler, F. Brooks, M. Allie, K. Bharuth-Ram, and M. Nchodu, “Material classification by fast neutron scattering,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Beam Interactions with Materials and Atoms, 173(4), 483–502 (2001). https://doi.org/10.1016/s0168-583x(00)00425-0
F. Brooks, M. Drosg, A. Buffler, and M. Allie, “Detection of anti-personnel landmines by neutron scattering and attenuation,” Applied Radiation and Isotopes, 61(1), 27–34 (2004). https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2004.02.013
M. Drosg, and F.D. Brooks, “Detection of antipersonnel landmines by measuring backscattered neutrons. P. II: Monoenergetic backscattering,” in: International Atomic Energy Agency, Division of Physical and Chemical Sciences, Physics Section, (IAEA, Vienna, Austria, 2007). https://www.osti.gov/etdeweb/biblio/20977099
F. Rahmani, N. Ghal-Eh, and S.V. Bedenko, “Landmine-identification system based on the detection of scattered neutrons: A feasibility study,” Radiation Physics and Chemistry, 199, 110264 (2022). https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.110264
R.M. Megahid, Landmine Detection by Nuclear Techniques, in: 2nd Conference on Nuclear and Particle Physics, (Cairo, Egypt, 1999). pp. 564-570. https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20818385
R. Weinheimer, Properties of Selected High Explosives, in: 27th International Pyrotechnics Seminar, (Grand Junction, CO, 2000). https://psemc.com/resources/pyrotechnic-white-papers/properties-of-selected-high-explosives-rev/
V.Y. Plahotnik, and G.A. Poliakov, “Neutrom methods,” Visnyk KDPU, 2, (2007). (43). p.2. https://visnikkrnu.kdu.edu.ua/statti/2007-2-2(43)/97.pdf (in Ukraine)
H. Klein, and F.D. Brooks, “Neutron detectors,” in: International Workshop on Fast Neutron Detectors, (University of Cape Town, South Africa, 2006). https://pos.sissa.it/025/097/pdf
R. Novotny, “Inorganic scintillators—a basic material for instrumentation in physics,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section a Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment, 537(1–2), 1–5 (2004). https://doi.org/10.1016/j.nima.2004.07.221
G.M. Onyshchenko, B.V. Grynyov, I.I. Yakymenko, S.V. Naydenov, P.E. Kuznietsov, and O.P. Shchus, “The contributions to registration efficiency of the fast neutron reactions on the nuclei of the heavy oxide scintillators,” East European Journal of Physics, 4, 355–370 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-46
K.H. Beckurts, and K. Wirtz, Neutron physics, (Springer-Verlag New York Inc., 1964).
J.B. Marion, and J.L. Fowler. Neutron physics, (New York, Interscience Publishers, 1960-63). P.1, P.2.
H. Im, and K. Song, “Applications of prompt gamma ray neutron activation Analysis: Detection of illicit materials,” Applied Spectroscopy Reviews, 44(4), 317–334 (2009). https://doi.org/10.1080/05704920902852125
Nuclear Energy Agency. Data Bank. (JANIS). https://www.oecd-nea.org/jcms/pl 39910/janis
Evaluated Nuclear Data File (NDS) (ENDF). Ver. 2025-08-26 https://www-nds.iaea.org/exfor//endf.htm
Brookhaven National Laboratory (BNL). National Nuclear Data Center. Evaluated Nuclear Data File (ENDF) https://www.nndc.bnl.gov/endf/advanced.html
Japan Atomic Agency (JAEA). https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j40/j40.html
R. Firestone, H. Choi, R. Lindstrom, G. Molnar, S. Mughabghab, R. Paviotti-Corcuera, Z. Revay, et al. “Database of prompt gamma rays from slow neutron capture forelemental analysis,” (IAEA, Vienna, 2006). https://doi.org/10.2172/882898
A.M. Hurst, L.A. Bernstein, T. Kawano, A.M. Lewis, and K. Song, “The Baghdad Atlas: A relational database of inelastic neutron-scattering (n, n’γ) data,” Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A, 995, 165095 (2021). https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165095
H. Miri-Hakimab, H. Panjeh, and A. Vejdaninoghreiyan, “Experimental optimization of a landmine detection facility using PGNAA method,” Nuclear Science and Techniques, 19(2), 109–112 (2008). https://doi.org/10.1016/s1001-8042(08)60033-0
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
