Дослідження механізмів реєстрації швидких нейтронів в оксидних сцинтиляторах

  • Gennadiy Onyshchenko Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна; Институт сцинтилляционных материалов, НТЦ Институт Монокристаллов НАН Украины, Харьков, Украина https://orcid.org/0000-0001-6945-8413
  • Volodymyr Ryzhikov Інститут сцинтиляційних матеріалів, НТЦ Інститут Монокристалів, НАНаук України, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-2833-2774
  • Ivan Yakymenko Фізико- технічний факультет, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-0194-8376
  • Valery Khodusov Фізико- технічний факультет, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-6945-8413
  • Sergei Naydenov Інститут сцинтиляційних матеріалів, НТЦ Інститут Монокристалів, НАНаук України, Харків, Україна; Інститут Монокристалів, НТЦ Інститут Монокристалів НАН України, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-5585-763X
  • Alexandr Opolonin Інститут сцинтиляційних матеріалів, НТЦ Інститут Монокристалів, НАНаук України, Харків, Україна
  • Sergei Makhota Інститут сцинтиляційних матеріалів, НТЦ Інститут Монокристалів, НАНаук України, Харків, Україна
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-3-07
Ключові слова: детектор, швидкі нейтрони, збуджені стани, рахункова ефективність, щільність ядерних рівнів

Анотація

Були досліджені внески гамма-квантів із реакції непружного розсіяння і реакції резонансного розсіяння у процесі уповільнення швидких нейтронів всередині об'єма детектора. Для цього виміряна лічильна ефективність оксидних сцинтиляторів ZnWO4, CdWO4, Bi4Ge3O12 у термінах "імпульси/нейтрон" при~реєстрації швидких нейтронів від джерела 239Pu-Be. Зроблено припущення, що відгук детекторів при уповільненні  нейтронів у оксидних сцинтиляторах з ефективною товщиною близько  40–-50 мм формується миттєвими гамма-квантами із реакції непружного, резонансного непружного розсіяння, а також затриманими  гамма-квантами із реакції захвата уповільнених  нейтронів у резонансній області. Були розглянуті параметри ядер, які визначають відгук детектора - щільність ядерних рівнів, що утворюються у  складених ядрах, ширина резонансної області, час життя збуджених станів ядра. Встановлено, что реєстрація каскаду гамма-квантів із розрядки збуджених  станів  призводить до значного  підвищення ефективності лічення детектора і, як наслідок, до підвищення  чутливості детектора до швидких нейтронів. Виміряний відгук у одиницях імпульси/нейтрон для детектора ZWO склав  64, для CWO --- 36, для BGO --- 2.5. Відгук детекторів реєструвався широкополосним трактом із швидкодією τ~0.7 нс. Виміряні величини лічильної ефективності можна пояснити тим фактором, що в нашому випадку реакція непружного  розсіяння є стартовим процесом, який ініціює процес розрядки  ядерних довгоживучих (~1-1000 нс) станів ядер, які збуджуються як у непржному розсіянні, так і у резонансному захваті. Реєстрація гамма-квантів розрядки призводить до зростання лічильної ефективності  детектора. Спостережуване зростання лічильної ефективності вторинних гамма-квантів реалізується при уповільненні нейтронів в оксидних детекторах товщиною ~ 40--50~мм і більше. Похибка вимірювань ефективності реєстрації нейтронів складала 7%.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

M. Anelli, G. Battistoni, S. Bertolucci et al. Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. A, 580, 368 – 372 (2007), DOI:

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, in: Abstracts IEEE Nuclear Science Symposium, (Drezden, Germany, 2008), pp. 1-3.

B. Grynyov, V. Ryzhikov, L. Nagornaya, G. Onishcenko, L. Piven’. US Patent N 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, in: XVI SPIE Optical Engineering Proceedings, “Hard X-Ray, Gamma-Ray, and Neutron Detector Physics”, Editor(s): Arnold Burger; Larry Franks; Ralph B. James; Michael Fiederle (IEEE, San Diego, 2014), DOI: 10.1117/12.2058185.

V.D. Ryzhikov, S.V. Naydenov, G.M. Onyshchenko, L.A. Piven, T. Pochet and C.F. Smith, Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. A, 903, 287–296 (2018), DOI: 10.1016/j.nima.2018.06.074.

B. Grinyov, V. Ryzhikov, G. Onyshchenko, I. Yakymenko, S. Naydenov, O. Opolonin and S. Makhota, in: Sixth International Conference “Engineering Of Scintillation Materials And Radiation Technologies”, (ISMART, Minsk, 2018), pp. 46.

V. Ryzhikov, G. Onyshchenko, I. Yakymenko, S. Naydenov, O. Opolonin and S. Makhota, in: XVII конференция по физике высоких энергий и ядерной физике, ННЦ ХФТИ НАН Украины, ИФВЭ и ЯФ, Харьков [XVII Conference on High Energy Physics and Nuclear Physics, NSC KIPT NAS of Ukraine], (IPHE&NP, Kharkiv, 2019), pp. 96, (in Russian).

Japan Atomic Energy Agency, Nuclear Data Center, in: https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j40/j40nat.html, https://wwwndc.jaea.go.jp/jendl/j40/j40.html.

The Nuclear Reaction Data Centres Network (JANIS, NRDC), in: http://www.oecd-nea.org/janisweb.

O. Kazachkovskij, Atomic Energy, 83(1), 509-515 (1997).

G. Venkataraman, Dayashankar and J.S. Jayakar, Nuclear Instruments and Methods, 82, 49-50 (1970).

V. Ryzhikov, G. Onyshchenko, I. Yakymenko, S. Naydenov, A. Opolonin and S. Makhota, East Eur. J. Phys., 2, 11-18 (2019).

J.M. Blatt and V.F. Weisskopf, Theoretical Nuclear Physics. (Wiley, New York, 1952), pp.864.

T. Egidy and D. Bucurescu. Physical Review C, 72, 044311(1–22) (2005), DOI: 10.1103/Phys-RevC.72.044311.

Nuclear Data Sheets, in: https://www.journals. elsevier.com/nuclear-data-sheets.

M.C. Lederer and V.S. Shirley, editors, Table of isotopes, (Wiley-Blackwell, New Jersey, 1979), pp. 1632.

Цитування

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

Опубліковано
2019-10-01
Цитовано
Як цитувати
Onyshchenko, G., Ryzhikov, V., Yakymenko, I., Khodusov, V., Naydenov, S., Opolonin, A., & Makhota, S. (2019). Дослідження механізмів реєстрації швидких нейтронів в оксидних сцинтиляторах. Східно-європейський фізичний журнал, (3), 54-62. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-3-07
Номер
№ 3 (2019): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

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).