DE102004003399A1 - Neutronendetektor mit 6Li-haltiger Konverterfolie - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Neutronendetektor zum Nachweis thermischer Neutronen, umfassend einen Ionisationskammer, indem n Koverterfolien zur Absorption thermischer Neutronen zwischen n + 1 Sammelelektroden im Gasraum der Ionisationskammer angeordnet sind. Eine Spannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Feldes ist mit der oder den Konverterfolien verbunden. Der Detektor weist mindestens einen Verstärker, der mit den Sammelelektroden elektrisch verbunden ist, auf. DOLLAR A Das Material der Konverterfolien besteht aus einer mechanisch stabilisierten ·6·Li-haltigen Folie. DOLLAR A Durch diese Maßnahme ist es möglich, großflächige Konverterfolien zu bilden und sogar reines, das heiß metallisches, ·6·Li für die Konverterfolie zu verwenden. Es können ein- und zweidimensional ortsauflösende Neutronendetektoren gebildet werden.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Neutronendetektor mit ⁶Lihaltiger Konverterfolie.
• Bekannt sind ortsauflösende Neutronendetektoren als Vieldrahtkammern mit He-Gasfüllung oder als Szintillations-Detektoren nach dem Anger-Kamera-Prinzip. Mit diesen werden eine vertretbare Nachweiswahrscheinlichkeit und eine angemessene Ortsauflösung erzielt.
• Thermische Neutronen werden indirekt durch Absorption nachgewiesen, wobei ionisierende Reaktionsprodukte entstehen. Mögliche Absorber sind die Isotope ³He, ⁶Li, ¹⁰B, ²³⁵U und ¹⁵⁷Gd, bei denen als Reaktionsprodukte Ionen der leichten Isotope ³H, ⁴He, ⁷Li, bzw. von Spaltprodukten des Urans freigesetzt werden oder ein Konversionselektron entsteht. Dabei werden Energien im MeV-Bereich deponiert.
• Eine Spaltkammer weist hierzu eine mit dem Isotop ²³⁵U dünn beschichtete Wand auf. Das Isotop absorbiert die thermischen Neutronen. Die erzeugten Spaltprodukte deponieren ein Teil ihrer hohen freigesetzten Energie von etwa 200 MeV im Gas und erzeugen dort Ionenpaare, die im angelegten elektrischen Feld zu vorhandenen Elektroden driften und dabei Ladungen auf den Elektroden influenzieren.
• Nachteilig werden thermische Neutronen hiermit nur mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit absorbiert.
• In ³He- und ¹⁰BF₃-Zählrohren geschieht der Nachweis mit hoher Wahrscheinlichkeit direkt durch die Bildung von Elektronen und Ionen im Gas mit nachfolgender Elektronen-Avalanche am Anodendraht.
• Nachteilig werden hohe Anforderungen an die Reinheit der Zählkammer und an die Sicherheit gestellt, da die Detektion bei bis zu 10 atm Überdruck erfolgt.
• Indirekt verläuft der Nachweis thermischer Neutronen über die Emission von Szintillationslicht, das in ⁶Li- bzw. ¹⁰B-haltigen Szintillatoren durch Neutronenabsorption entsteht. Die Detektion des Lichts erfolgt dann mit Photomultipliern.
• Für spezielle Anforderungen weist man die Neutronen dadurch nach, dass ein Teil der Energie eines Reaktionsnukleons in der Sperrzone eines p-n-Halbleiters deponiert und dadurch detektiert wird.
• Diese Nachweismethoden sind für Flächendetektoren mit ein- oder zweidimensionaler Ortsauflösung verwendet worden.
• Aus DE 195 32 415 A1 ist ein Neutronendetektor mit einer ⁶Li-haltigen Konverterfolie zur Konvertierung von Neutronen in ionisierende Strahlung und nachgelagerter Detektion thermischer oder subthermischer Neutronen bekannt. Neutronen werden in ⁶LiF-Konverterfolien einer Ionisationskammer absorbiert. Die Neutronenabsorption durch das ⁶Li-Isotop verläuft nach der Reaktionsgleichung: ¹ ₀n + ⁶ ₃Li → ³ ₁H + ⁴ ₂He + 4,78 MeV.
• Das leichtere Reaktionsnukleon erhält den größeren Energieanteil von 2,73 MeV. Das schwerere Heliumisotop 2,05 MeV. Die weitaus größere Reichweite hat damit das leichtere ³ ₁H-Nukleon.
• Der Nachweis der Neutronen gelingt durch die Registrierung der aus der ⁶LiF austretenden ionisierenden Strahlung mittels in Sperrrichtung geschalteter Halbleiterschicht-Dioden.
• Nachteilig werden hierzu eine Vielzahl hintereinander angeordneter, etwa 30 μM dünner ⁶LiF-Konverterfolien benötigt, um thermische Neutronen effizient, das heißt mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa 70% zu stoppen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Neutronendetektor bereit zu stellen, welcher mit hoher Wahrscheinlichkeit thermische Neutronen zu absorbieren vermag und unter Erfüllung von Sicherheitsaspekten einfacher gebaut ist als aus dem Stand der Technik bekannte Detektoren.
• Die Aufgabe wird durch einen Neutronendetektor gemäß Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den darauf rückbezogenen Patentansprüchen.
• Ein Neutronendetektor weist hierzu eine Ionisationskammer mit mindestens einer Konverterfolie zur Absorption thermischer Neutronen auf. Die Konverterfolie ist mit einer Spannungsquelle zur Erzeugung eines elektrischen Feldes verbunden und zwischen mindestens zwei Sammelelektroden angeordnet.
• Der Detektor kann mehr als eine Konverterfolie aufweisen. Jede Konverterfolie ist jeweils zwischen zwei Sammelelektroden in einem diese umgebenden Gasraum angeordnet. Jede Konverterfolie ist zwischen zwei Sammelelektroden umgeben, um mit doppelter Effizienz den Neutronennachweis zu führen.
• In der oder den Konverterfolien der Ionisationskammer werden die Neutronen absorbiert. Wenigstens eines der beiden Reaktionspartner vermag die Folie zu verlassen und noch die Energie von etwa 1 MeV in dem sie umgebenden Gasraum zu deponieren. Ionenpaare, bestehend aus Elektronen und Ionen des Füllgases, werden erzeugt. Die Elektronen driften in dem angelegten elektrischen Feld 10000 mal schneller zur Gegenelektrode und influenzieren kurzzeitig elektrische Ladungen auf den Sammelelektroden.
• Der Neutronendetektor umfasst mindestens einen Verstärker, der mit den Sammelelektroden elektrisch verbunden ist. Der Verstärker ist geeignet, die an den Sammelelektroden influenzierten Elektronen nachzuweisen.
• Die Sammelelektroden sind virtuell geerdet, während die Konverterfolien auf negativem Potential liegen, da dann die Messsignale am größten und einheitlichsten sind. Ausgangsmaterial der Sammelelektroden sind Hochfrequenzleiterplatten (Hf-) aus beidseitig Cu-kaschiertem Teflon. Sie enthalten keinen Wasserstoff, so dass keine inkohärente Streuung der nachzuweisenden Neutronen an Wasserstoffkernen auftritt.
• Das Material der Konverterfolien besteht aus einer mechanisch stabilisierten ⁶Li-haltigen Folie. Mögliche Ausgangsmaterialien für die Konverterfolie sind chemisch stabiles ⁶LiF-Pulver und metallisches ⁶Li. Letzteres reagiert heftig mit Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff und Fluorkohlenstoffgasen. Das effizientere Material ist dabei das metallische ⁶Li.
• Die Konverterfolie wird vorteilhaft durch eine gerüstartige Vorrichtung, insbesondere durch ein geeignetes Edelstahlsieb stabilisiert. Die Vorrichtung bzw. das Edelstahlsieb weist z. B. einen Lochanteil von etwa 90% auf.
• Durch die Stabilisierung ist es möglich, große Detektorflächen zu bilden und den Anteil am Isotop ⁶Li dennoch groß zu wählen, damit effektiv thermische Neutronen absorbiert werden. Es kann sogar reines, metallisches ⁶Li (96%) verwendet werden. Ohne Stabilisierung ist eine, z. B. 100 μm dicke Konverterfolie aus reinem ⁶Li zu weich, um große Detektorflächen in einem Neutronendetektor zu bilden. Erst durch die mechanische Stabilisierung wird die Herstellung solcher Folien möglich.
• Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, pulveriges ⁶LiF als Ausgangsmaterial für die Konverterfolie zu verwenden. Das Pulver wird in einem Epoxy-Harz und einem Härter angerührt, und sodann zwecks Stabilisierung in die Vorrichtung gestrichen.
• Die Konverterfolie ist so dünn ausgeführt, dass die ³ ₁H-Reaktionsprodukte mindestens 1 MeV im Gasraum deponieren.
• Eine aus metallischem, reinem ⁶Li bestehende Konverterfolie weist eine optimale Dicke von 0,10 mm auf.
• Die mechanisch stabilisierte Konverterfolie reagiert nicht mit den Gasen der Ionisationskammer und / oder den Umgebungsgasen. Auf der Oberfläche einer Konverterfolie aus reinem ⁶Li ist hierzu wegen dessen chemischer Reaktivität mit Luft und den Ionisationsgasen eine dünne metallische Schutzschicht angeordnet.
• Eine aus ⁶LiF bestehende Konverterfolie weist eine optimale Dicke von 0,03 mm auf, wobei auf der Oberfläche eine leitende dünne metallische Beschichtung erforderlich ist.
• Jede Konverterfolie ist auf beiden Seiten an ihrer Oberfläche elektrisch leitend, weil sie die Kathode der Ionisationskammer bildet. Der oder den Kathoden gegenüber sind auf beiden Seiten elektrisch leitende Sammelelektroden als Anoden der Ionisationskammer angeordnet.
• Mehrere Konverterfolien aus reinem ⁶Li können mit Sammelelektroden hintereinander angeordnet werden, um die Absorptionswahrscheinlichkeit der zu detektierenden Neutronen zu erhöhen. Drei solcher Folien mit 100 μm Dicke sind erforderlich, um mit 70% Wahrscheinlichkeit thermische Neutronen zu stoppen.
• Bei ⁶LiF-Konverterfolien ist die optimale Schichtdicke etwa 30 μm. Dreimal mehr Folien sind demgemäss erforderlich, um thermische Neutronen mit 70% Wahrscheinlichkeit zu absorbieren.
• Im metallischen ⁶Li hat das entstehende ³ ₁H-Nukleon vorteilhaft mit 2,73 MeV eine sehr große Reichweite von 140 μm. In allen anderen Substanzen ist die Reichweite deutlich kürzer.
• ³ ₁H-Nukleonen, die unter 45° zur Foliennormale und durch die ganze Konverterfolie dringen, deponieren noch die Energie von 1 MeV im angrenzendem Gasraum. Bei ⁶LiF liegen ähnliche Verhältnisse vor, wenn die Schichtdicke etwa 30 μm beträgt.
• Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau der Konverterfolie wird großflächig (z. B. 100 cm²) eine ausreichende mechanische Festigkeit und gute chemische Stabilität erzielt, die bei der Detektormontage gegenüber der Umgebungsluft und im Betrieb gegenüber dem Füllgas gewährleistet sein muss. Zudem wird im Detektorbetrieb ein ausreichend großes und damit nachweisbares elektrisches Signal generiert. Dies ist die Basis zur Bildung großflächiger ein- oder zweidimensional ortsauflösender Detektoren.
• Für eine Ortsauflösung des Neutronendetektors werden die Sammelelektroden räumlich strukturiert, wobei alle Sammelelektroden in gleicher Weise und beidseitig auf dem Teflon strukturiert werden.
• Mit beidseitig gleich strukturierten Sammelelektroden wird die Ortsbestimmung des Absorptionsereignisses vorgenommen. Jede Struktur wird mit einem Verstärker versorgt, oder, weniger aufwendig, die einzelnen Strukturen über Widerstandsketten miteinander verbunden, an deren Enden sich Verstärker befinden. Die Ortsbestimmung wird dann durch eine Pulsdivision vorgenommen.
• In der Tabelle 1 sind Angaben zum Ionisationsdetektor für vier Gase bei gegebenen Drücken zusammengestellt.
• 
• Der Gasraum des Neutronendetektors ist z. B. mit Ar, Xe oder einem Fluorkohlenwasserstoff gefüllt. Als Fluorkohlenwasserstoff sind C₂F₆ oder CF₄ besonders geeignet. Der Neutronendetektor wird bei diesen Gasen mit einem Druck von nur etwa 1-5 atm betrieben. Er genügt daher auch den sicherheitstechnischen Anforderungen.
• Mit diesen Gasen werden energiereiche Ionen wirkungsvoll gestoppt. Bei Elektrodenabständen von nur etwa 5 mm reicht ein Gasdruck von 1 bis 3 atm aus, um eine Energie von 1 MeV im Gas zu deponieren.
• Damit ein ³ ₁H-Nukleon, das die Konverterfolie durchdringt, eine Energie von mindestens 1 MeV innerhalb eines Abstands von 4 mm zwischen Konverter und Sammelelektrode im Füllgas deponiert, muss ein Mindestgasdruck vorherrschen. Dieser ist für die vier Gase in Tabelle 1 angegeben. Besonders attraktiv ist C₂F₆, weil der Detektor damit auch bei Normaldruck betrieben werden kann.
• Aus der effektiven Ionisationsenergie wird die Zahl der Ionenpaare ermittelt, die im Driftfeld auf den Elektroden Ladungen von vergleichbarer Größe influenzierten (Tab. 1). Vorteilhafterweise wird die Konverterfolie auf ein Potential von etwa –300 V gegenüber virtuell geerdeten Sammelelektroden zu beiden Seiten der Konverterfolie gelegt. In dem resultierenden elektrischen Feld von etwa 600 V/cm driften die Elektronen mit Geschwindigkeiten, die nahe bei der maximalen Driftgeschwindigkeit liegen.
• Die kurzzeitige Ladungssammlung führt zu einem Ladungsimpuls, der in der nachfolgenden, elektrischen Signalverarbeitung zu einen analogen oder digitalen Impuls führt. Die auf den Sammelelektroden influenzierte Ladung führt in ladungsempfindlichen Verstärkern zu Signalen, die weit über dem Rauschen liegen.
• Zur Bildung zweidimensional ortsauflösender Detektoren werden die Cu-Streifen der Sammelelektrode räumlich weiter strukturiert, so dass Flecken in einer schachbrettartigen Struktur gebildet werden. Eine ortsunabhängige Verteilung der influenzierten Ladungen erfolgt auf zwei voneinander getrennten Elektroden in einem Flecken. Hierzu wird der Cu-Anteil jedes Flecken z. B. als zwei räumlich voneinander isolierte, ineinander verzahnte Schnecken ausgeführt. Benachbarte identische Schnecken jedes Flecken werden zu Zeilen und / oder Spalten zusammengefasst und über Verstärker und gegebenenfalls Widerstandsketten ausgelesen.
• Im weiteren wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren näher beschrieben.
• Eine Prinzipskizze des Querschnitts eines Ionisationsdetektors zeigt 1. Der Gasraum 3 der Kammer 4 ist mit einem Fluorkohlenwasserstoff gefüllt. In 1 ist ein Paket, umfassend drei Konverterfolien 2, die beidseitig von je zwei Sammelelektroden 1 umgeben sind, gezeigt. Der Abstand d zwischen Konverterfolie 2 und Sammelelektrode 1 beträgt jeweils 4 mm. Nur jeweils eine Konverterfolie 2 und Sammelelektrode 1 ist mit Bezugszeichen versehen. Die Konverterfolien 2 sind mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Sammelelektroden 1 sind an einen Operationsverstärker, mit Rückkopplungskondensator C_k und Rückkopplungswiderstand R_k gekoppelt. Das Ausgangssignal U_a ist proportional zum Integral des Stroms.
• 2 zeigt ein gemessenes Neutronenpulshöhendiagramm in einer Ionisationskammer mit ⁶Li-haltiger, mechanisch stabilisierter Folie. Die induzierte Ladung im Peak entspricht in Kanal 75 etwa 13000 Elektronenladungen. Die Konverterfolien weisen je eine Größe von 40 cm² auf. Die gemessene influenzierte Ladung entspricht der erwarteten Ladung.
• Die Pulshöhenverteilung gemäß 2 ist breit und besitzt ein ausgeprägtes Maximum. Die Form entspricht gerechneten Verteilungen aus Simulationsrechnungen. Signale, hervorgerufen durch elektronisches Rauschen, sind deutlich kleiner als die gemessenen Neutronenpulse. Der Einfluss kleiner Gasdruckänderungen ist gering. Gasverunreinigungen von 10 mbar Sauerstoff verringern die mittlere Pulshöhe noch kaum. Erst bei höheren O₂-Anteilen im Gas verringert sich die Pulshöhe aufgrund der Elektronegativität des Sauerstoffs. Die gemessene Pulsdauer ist mit kleiner als 300 ns ausreichend kurz und damit bei Flugzeitexperimenten an Spallationsquellen nicht auflösungsbegrenzend.
• Großflächige Detektoren mit linearer bzw. zweidimensionaler Ortsauflösung werden in Beugungs- und Streuexperimenten mit thermischen oder subthermischen Neutronen eingesetzt. In vielen Fällen genügt eine Ortsauflösung von 3 bis 10 mm. In seltenen Fällen muss die Ortsauflösung besser als 1 mm sein.
• Bei dem Ionisationsdetektor ist der dominante Beitrag zur Ortsauflösung die Länge der Spur des ³H-Ions im Gas, projiziert auf die Ebene der Sammelelektroden. Dieser Beitrag ist im Mittel von der Größe ± d × cos(45°), wobei d der Elektrodenabstand oder Abstand zwischen Sammelelektrode und Konverterfolie ist. Bei einem Abstand d = 4 mm ist dieser dominan te Beitrag ± 3 mm. Zudem gibt es den Ortsauflösungsbegrenzenden Beitrag durch die Pixelgröße der Struktur.
• Eine eindimensionale Ortsauflösung des Neutronendetektors wird erreicht, indem die Sammelelektroden strukturiert werden (3). Alle Sammelelektroden werden beidseitig gleich und in der gleichen Weise strukturiert.
• 3 zeigt einen eindimensional ortsauflösenden Detektor mit Streifen 31a auf einem Isolator 31b. Ausgangsmaterial der Sammelelektroden 31a, b sind kupferkaschierte Hochfrequenzleiterplatten 31a mit einem Isolator 31b aus Teflon. Die Cu-Streifen 31a sind beidseitig auf jeder der vier untereinander liegenden Isolatorstränge 31b angeordnet. Nur jeweils ein Streifen der Sammelelektroden ist aus Platzgründen mit Bezugszeichen 31a und 31b versehen. In 3 sind räumlich und elektrisch voneinander isolierte Strukturen a bis aa gebildet. Je acht in 3 untereinander angeordnete Streifen 31a sowie die dazugehörigen Isolatorabschnitte 31b und die dazwischen angeordneten drei mechanisch stabilisierten Konverterfolien 32 jeder Raumstruktur a bis aa gewährleisten die Ortsauflösung des Detektors. Die acht gleichwertigen Cu-Streifen 31a je Raumstruktur a bis aa werden untereinander elektrisch verbunden, wie in 3 gezeigt. Jede Struktur a bis aa weist, dargestellt durch drei Fettpunkte, einen ladungsempfindlichen Vorverstärker auf. Aus Platzgründen wurde wiederum nur zu den drei Strukturen a, j und s der Vorverstärker eingezeichnet. Jeder Vorverstärker umfasst einen Operationsverstärker mit Rückkopplungskondensator C_k und Rückkopplungswiderstand R_k. Die Ausgangssignale U_1-3 sowie die übrigen Ausgangssignale der anderen Strukturen sind proportional zum Integral des Stroms. Die Ortsauflösung wird von der Streifenbreite und von der projizierten Spurlänge bestimmt.
• Bei einer Ortsbestimmung durch Pulsdivision, die den elektronischen Aufwand erheblich verringert, wirkt das Verstärkerrauschen und im geringeren Maße das Schrotrauschen bei der Verteilung der Ladungen auf die Verstärkerzweige zusätzlich auflösungsbegrenzend. In 4 sind die Sammelelektroden 41a, 41b beispielhaft in Strukturen a bis i unterteilt. Jede Struktur ist mit einem Widerstand R einer Widerstandskette und ladungsempfindlichen Vorverstärken an beiden Enden der Widerstandskette verkoppelt.
• Es liegt ein geringerer Aufwand an elektrischer Versorgung für einen eindimensional ortsauflösenden Ionisationsdetektor mit drei Konverterfolien 42 vor, bei dem eine Ortsbestimmung durch Pulsdivision erfolgt.
• Für längere Detektoren kann dieser abschnittsweise mit zusätzlichen Vorverstärkern versehen werden, denn durch die mit der Größe anwachsenden Kapazität wird das Verstärkerrauschen erhöht und die Ortsbestimmung durch Division unschärfer. Eine solche Aufteilung ist in 5 gezeigt.
• In 5 sind die Sammelelektroden 51a, 51b in Strukturen a bis aa unterteilt. Jede dieser Strukturen a bis aa ist an einen eigenen Widerstand R einer Widerstandskette gekoppelt. Die Strukturen a, j und s sind mit ladungsempfindlichen Vorverstärken versehen. Diese unterteilen die Widerstandskette mit den Widerständen R in drei Abschnitte. Der rechte Abschnitt ist an seinem rechten Ende nicht durch einen Vorverstärker begrenzt, sondern offen dargestellt. Zur Ausbildung großer Detektorflächen wird der Detektor mit mechanisch stabilisierten Folien 52 in Zeichenebene nach rechts beliebig verlängert. Die Ortsbestimmung wird wiederum durch Pulsdivision abschnittweise berechnet.
• Eine zweidimensionale Ortsauflösung erreicht man, indem man jeden Streifen 31a, 41a und 51a der 3 bis 5 in der Bildtiefe zu Flecken räumlich und elektrisch voneinander isoliert strukturiert und schachbrettartig anordnet. Diese Flecken bilden die Detektoroberfläche. Jeder einzelne Fleck ist mit zwei isoliert vorliegenden schneckenartig ineinander verzahnten Elektroden ausgeführt, indem das Cu im Fleck gezielt entfernt wurde. Die gesammelten Ladungen werden auf die voneinander isolierten Schneckenhälften gleichmäßig verteilt. Gleichartige Schneckenhälften benachbarter Flecken werden zu Zeilen und Spalten zusammengefasst und mit einer Widerstandskette verbunden.
• In 6 ist in Aufsicht eine derartige Ladungsaufteilung mit einer Doppelschnecke in einem Fleck 61a entsprechend gezeigt. Die innige, gleichmäßige Verzahnung der beiden schneckenartigen Elektroden 61a1 und 61a2 sorgt für eine weitgehend ortsunabhängige Gleichverteilung der influenzierten Ladungen auf die beiden Hälften 61a1 und 61a2 eines Flecks 61a. Die Breite der Linien jedes Flecks richtet sich nach der intrinsischen Ausdehnung der im Gas generierten Elektronenwolke, die sich bei ihrer Drift durch den Gasraum zur Sammelelektrode aufgrund von Diffusion noch geringfügig verbreitert. Die Breite der Schneckenelektroden 61a1 und 61a2 sollte klein gegen die Fleckdimension sein. Die anfängliche Ausdehnung der Ladungswolke wird durch das transversa le Straggling in der Ionisationsspur hervorgerufen, das etwa 1 mm beträgt. Die zusätzliche Verbreitung durch Diffusion ist dagegen vernachlässigbar.
• In 7 ist ein zweidimensional auflösender Detektor mit beispielhaft 3 × 3 schachbrettartig angeordneten Flecken, wie einzeln in 6 gezeigt, dargestellt. Die Elektroden 71a1 und 71a2 benachbarter Flecken sind über die Knotenpunkte zu Zeilen und Spalten zusammengefasst, die in zwei Widerstandsketten mit Widerständen R enden. Es wird deutlich, wie man mit den neun Strukturelementen 71a einen zweidimensional ortsauflösenden Detektor aufbauen kann. Durch Pulsdivision im Zeilen- und Spaltenzweig wird die Ortsadresse gebildet. Mit noch mehr Elementen und mechanisch stabilisierten Konverterfolien werden große, zweidimensional ortsauflösende Detektoren, gebildet. Diese Zusammenstellung wird durch das Signalrauschen begrenzt und verlangt deshalb wieder das abschnittweise Auslesen der Signale wie im eindimensionalen Fall.
• An Stelle der Widerstandsketten mit Widerständen R können, wie im Beispiel der 3, aber auch Vorverstärker angeordnet werden.
• Es sind jedenfalls n² Elemente und 2n Ausleseeinheiten vorgesehen. Jeder Fleck weist, wie auch in 6 gezeigt, eine Fläche von 9 mm² bei einer Kantenlänge von 3 Millimetern auf. Die Breite der Schnecken 71a1, 2 und 61a1, 2 sollte demgegenüber klein sein. Sie beträgt beispielsweise nur 0,2 Millimeter, wodurch vorteilhaft viele Windungen auf einem Fleck 61a, 71a erzeugt werden.

Claims (13)

1. Neutronendetektor, umfassend eine Ionisationskammer in der n Konverterfolien zwischen n + 1 Sammelelektroden im Gasraum der Kammer angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Konverterfolie(n) eine mechanisch stabilisierte ⁶Li-haltige Folie umfasst.
2. Neutronendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierung der Konverterfolie durch eine gerüstartige Vorrichtung, insbesondere ein metallisches Sieb in der ⁶Li-haltigen Folie erzielt wird.
3. Neutronendetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieser drei Konverterfolien und vier Sammelelektroden umfasst.
4. Neutronendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektroden Cu-kaschierte Hf-Leiterplatten aus Teflon umfassen.
5. Neutronendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelelektroden räumlich strukturiert sind.
6. Neutronendetektor nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Struktur der Sammelelektroden mit einem Verstärker verbunden ist.
7. Neutronendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Struktur der Sammelelektroden mit einem Widerstand R einer Widerstandskette verbunden ist.
8. Neutronendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasraum mit Ar, Xe oder einem Fluorkohlenwasserstoff gefüllt ist.
9. Neutronendetektor nach vorhergehendem Anspruch 8, gekennzeichnet durch CF₄ und/oder C₂F₆ als Fluorkohlenwasserstoff.
10. Neutronendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine zweidimensionale Ortsauflösung die Sammelelektroden schachbrettartig strukturiert sind.
11. Neutronendetektor nach vorhergehendem Anspruch 10, bei dem jeder Fleck der schachbrettartigen Struktur zwei voneinander getrennte Elektroden aufweist.
12. Neutronendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Fleck zwei ineinander verzahnte Schnecken als Elektroden aufweist.
13. Neutronendetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte identische Schnecken jedes Flecken zu Zeilen und/oder Spalten zusammengefasst und über Verstärker und gegebenenfalls Widerstandsketten ausgelesen werden.