Дослідження відгуку монокристалічних та багатошарових детекторів на опромінення швидкими нейтронами

  • Volodymyr Ryzhikov Інститут Сцинтиляційнихих Матеріалів, НТЦ “Інститут Монокристалів” https://orcid.org/0000-0002-2833-2774
  • Gennadiy Onyshchenko Інститут Сцинтиляційнихих Матеріалів, НТЦ “Інститут Монокристалів” НАН України, Харків, Україна; Харківський Національний Університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-6945-8413
  • Ivan Yakymenko Харківський Національний Університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-0194-8376
  • Sergei Naydenov Інститут Сцинтиляційнихих Матеріалів, НТЦ “Інститут Монокристалів” НАН України, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-5585-763X
  • Alexandr Opolonin Інститут Сцинтиляційнихих Матеріалів, НТЦ “Інститут Монокристалів” НАН України
  • Sergei Makhota Інститут Сцинтиляційнихих Матеріалів, НТЦ “Інститут Монокристалів” НАН України
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-2-02
Ключові слова: детектор, швидкі нейтрони, збуджені стани, лічильна ефективність, щільність ядерних рівнів

Анотація

Метою цієї роботи було вивчення відгуку детекторів на основі оксидних сцинтиляторів при опроміненні потоком швидких нейтронів джерела 239Pu-Be шляхом реєстрації імпульсів ФЕП. У процесі досліджень вимірювалася лічильна ефективність детекторів в одиницях (імпульс×с-1×см-2)/(нейтрон×с‑1×см‑2) для монокристалічних і багатошарових композитних детекторів ZWO (ZnWO4), CWO (CdWO4), BGO (Bi4Ge3O12). Виміряний відгук для детектора ZWO склав ~ 64 імпульс/нейтрон, для CWO ~ 36 імпульс/нейтрон, для BGO ~ 0.44 імпульс/нейтрон. Відгук детекторів реєструвався широкосмуговим передпідсилювачем з швидкодією до 500 МГц, виконаним із застосуванням швидкодіючих операційних підсилювачів зі зворотним зв'язком по напрузі. Статистична похибка вимірювань значення ефективності реєстрації нейтронів широкосмуговим трактом становила 7% для детекторів з ефективною товщиною ~ 40-50 мм, що обумовлюється використанням сферичної геометрії експерименту.  На формування відгуку детектора впливають наступні параметри нейтронних реакцій: перерізи непружного і резонансного розсіювання ядер сцинтиляторів, щільність рівнів складених ядер, ширина резонансної області, час життя ядерних станів і їх кількість. Виміряні значення лічильної ефективності реєстрації швидких нейтронів пояснюються тим, що реакція непружного розсіювання для деяких ядер є відправною точкою, що ініціює каскадний процес створення та розрядки ядерних станів. Реєстрація каскаду розрядних гамма-квантів, починаючи від наносекунд до одиниць мікросекунд, викликає збільшення ефективності реєстрації детектора і, як наслідок, збільшення чутливості детектора до детектування нейтронів. Спостережуване збільшення лічильної ефективності вторинних гамма-квантів реалізується при уповільненні нейтронів в детекторах досить помітною товщини і відповідного ізотопного складу.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

M. Anelli, G. Battistoni, S. Bertolucci, C. Bini, P. Branchini, C. Curceanu, G. De Zorzi, A. Di Domenico, B. Di Micco, A. Ferrari, P. Gauzzi, S. Giovannella, F. Happacher, M. Iliescu, M. Martini, S. Miscetti, F. Nguyen, A. Passeri, A. Prokofiev, P. Sala, B. Sciascia and F. Sirghi, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 581, 368-372 (2007), https://doi.org/10.1016/j.nima.2007.08.005.

L.L. Nagornaya, V.D. Ryzhikov, B.V. Grinyov, L.A. Piven’, G.M. Onyshchenko and E.K. Lysetska, Abstracts IEEE Nuclear Science Symposium, (Drezden, Germany, 2008).

B. Grynyov, V. Ryzhikov, L. Nagornaya, G. Onishcenko and L. Piven’, Patent of USA. US 8.058.624 B2 (15 November 2011).

V.D. Ryzhikov, B.V. Grinyov, G.M. Onyshchenko, L.A. Piven, O.K. Lysetska, O.D. Opolonin, S.A. Kostioukevitch, and C.F. Smith; Proceedings Volume 9213, Hard X-Ray, Gamma-Ray, and Neutron Detector Physics XVI, 92131B (San Diego, California, 2014), https://doi.org/10.1117/12.2058185.

V.D. Ryzhikov, S.V. Naydenov, G.M. Onyshchenko, L.A. Piven, T. Pochet and C.F. Smith, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 903, 287-296 (2018), https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.06.074.

I. Yakymenko, B. Grinyov, V. Ryzhikov, G. Onyshchenko, S. Naydenov, O. Opolonin and S. Makhota, Sixth International Conference “Engineering of scintillation materials and radiation technologies ISMART”, (Minsk, 2018), pp. 46.

V.D. Ryzhikov, G.M. Onishenko, I.I. Yakimenko, S.V. Najdenov, A.D. Opolonin and S.V. Mahota, XVII конференция по физике высоких энергий и ядерной физике [XVII Conference on High Energy Physics and Nuclear Physics], (NSC “KIPT”, Kharkiv, 2019), pp. 96.

J.M. Blatt and V.F. Weisskopf, Theoretical Nuclear Physics, (2010).

A.I. Abramov, Ju.A. Kazanskij and E.S. Matusevich, Основы экспериментальных методов ядерной физики [Fundamentals of experimental methods in nuclear physics], (Energoatomizdat, Moscow, 1985), pp. 488.

G. Venkataraman, Dayashankar and J.S. Jayakar, Nuclear Instruments and Methods, 82, 49-50, (1970), https://doi.org/10.1016/0029-554X(70)90323-X.

T. Egidy and D. Bucurescu, Physical Review C, 72, 044311 (2005), https://doi.org/10.1103/PhysRevC.72.044311.

V.D. Ryzhikov, S.V. Naydenov, T. Pochet, G.M. Onyshchenko, L.A. Piven and C.F. Smith, IEEE Trans. Nuclear Sciences, 65(9), 2547-2553 (2018), https://doi.org/10.1109/TNS.2018.2825642.

V.D. Rizhikov, V.O. Litichevskij, G.M. Onishchenko, L.O. Piven et al, Patent UA 109524 С2, (25 August 2015), (in Ukrainian).

V.D. Ryzhikov, S.V. Naydenov, T. Pochet, G.M. Onyshchenko, L.A. Piven and C.F. Smith, EPJ Web of Conferences, 170(5), 07010 (2018), https://doi.org/10.1051/epjconf/201817007010.

Цитування

The Threshold of Detection of Fission Materials by ZnWO4 and Bi4Ge3O12 Scintillation Detectors
(2019) East European Journal of Physics
Crossref

Опубліковано
2019-07-29
Цитовано
Як цитувати
Ryzhikov, V., Onyshchenko, G., Yakymenko, I., Naydenov, S., Opolonin, A., & Makhota, S. (2019). Дослідження відгуку монокристалічних та багатошарових детекторів на опромінення швидкими нейтронами. Східно-європейський фізичний журнал, (2), 11-18. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-2-02
Номер
№ 2 (2019): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2019 Volodymyr Ryzhikov, Gennadiy Onyshchenko, Ivan Yakymenko, Sergei Naydenov, Alexandr Opolonin, Sergei Makhota

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

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).