Поріг виявлення матеріалів поділу сцинтиляційними детекторами ZnWO4 та Bi4Ge3O12
Анотація
У даній роботі виміряна максимальна відстань виявлення 239Pu-Be джерела швидких нейтронів детекторами на основі оксидних сцинтиляторів ZWO (ZnWO4) і BGO (Bi4Ge3O12). Виміри відстані виявлення проводилися з використанням розробленої системи радіаційного моніторингу. Це дозволило оцінити величину вкладу низькоенергетичних каскадних гамма-квантів (КГК), що випускаються збудженими ядрами сцинтилятора в відстань виявлення швидких нейтронів. Значення максимальної відстані виявлення детекторів отримані в режимі рахунку одиничних фотонів і склали 38 см для сцинтилятора BGO розміром Ø40x40 мм, для сцинтилятора ZWO розміром Ø52x40 мм - 54 см з надійністю не гірше 0.001. Результати експерименту для сцинтилятора ZWO можуть бути пояснені реєстрацією, крім гамма-квантів з реакції непружного розсіювання, також КГК, що виникають при резонансному захопленні нейтронів, що призводить до зростання чутливості детектора і збільшенню відстані виявлення системи моніторингу. Низькоенергетичні КГК реєструвалися в режимі рахунку одиничних фотонів. Отже, застосування в системі моніторингу оксидного сцинтилятора ZWO, в складі якого містяться ядра, що випускають КГК з реакцій резонансного захоплення, і широкосмугового вимірювального тракту, що працює в режимі рахунку одиничних фотонів дозволяє збільшити ефективну чутливість детектора приблизно в 1.9 рази, що призводить до збільшення відстані виявлення джерела нейтронів детектором ZWO приблизно в 1.4 рази в порівнянні зі спектральним режимом реєстрації. Отримані результати демонструють переваги сцинтилятора ZWO в порівнянні з BGO і вказують на можливість використання механізму резонансного захоплення нейтронів ядрами детектора ZWO для збільшення чутливості детектора до швидких нейтронах. Використання механізму резонансного захоплення призводить до підвищення чутливості і збільшення максимальної відстані виявлення системи моніторингу в порівнянні зі спектрометричним режимом реєстрації, в якому низькоенергетичні гамма-кванти розрядки компаунд ядер, що утворюються в результаті резонансного захоплення, істотно пригнічені.
Завантаження
Посилання
M. Anellia, G. Battistoni, S. Bertolucci, C. Bini, P. Branchini, C. Curceanu, G. De Zorzi et al., Nucl. Inst. Meth. Phys. Res. A, 580, 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, in: Abstracts IEEE Nuclear Science Symposium, (Drezden, Germany, 2008), pp. 714-719. https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2008.4775229.
B. Grynyov, V. Ryzhikov, L. Nagornaya, G. Onishcenko, L. Piven’. US Patent No. 8058624 (15 November 2011), http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-adv.htm&r=1&f=G&l=50&d=PTXT&S1=(%228058624%22.PN.)&OS=PN/.
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”, (IEEE, San Diego, 2014), https://doi.org/110.1117/12.2058185.
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), https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.06.074.
V. Ryzhikov, G. Onyshchenko, I. Yakymenko, S. Naydenov, A. Opolonin and S. Makhota, East Eur. J. Phys. 2, 11-18 (2019), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-2-02.
G. Onyshchenko, V. Ryzhikov, I. Yakymenko, V. Khodusov, S. Naydenov, A. Opolonin and S. Makhota, East Eur. J. Phys. 3, 54-62 (2019), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-3-07.
O. Kazachkovskij, Atomic Energy, 83(1), 509-515 (1997), https://doi.org/10.1007/BF02418976.
A. Voronov, S. Naydenov, I. Pritula, G. Onyshchenko, A. Shchus’ and I. Yakymenko, East Eur. J. Phys. 5(3), 45-52 (2018). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2018-3-05.
V.D. Ryzhikov, G.M. Onishenko, I.I. Yakymenko, 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, https://www.kipt.kharkov.ua/conferences/ihepnp/2019/collection_of_theses_%D0%A5VII_hepnp.pdf. (in Russian)
Цитування
Counting Efficiency and Neutron/Gamma Ratio for KDP: Tl+ and UPS-923A Scintillators in a Single Photone Detection Mode
(2020) East European Journal of Physics
Crossref
Авторське право (c) 2019 Г.М. Оніщенко, В.Д. Рижіков, І.І. Якіменко, А.Ф. Щусь
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).
