DE69718484T2

DE69718484T2 - Niedrigenergieneutronen-detektor mit lithiumlanthanidborat-szintillatoren

Info

Publication number: DE69718484T2
Application number: DE69718484T
Authority: DE
Inventors: B. Czirr
Original assignee: Mission Suport Inc
Current assignee: Mission Suport Inc
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2017-09-20
Also published as: EP0927368B1; WO1998012576A1; ATE231244T1; US5734166A; JP3957763B2; EP0927368A1; DE69718484D1; JP2001502051A; EP0927368A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG:

1. Gebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft einen Niederenergie- Neutronendetektor. Genauer betrifft, die Erfindung einen verbesserten Niederenergie-Neutronendetektor, in dem ein aktiviertes Lithiumlanthanidborat, wie beispielsweise Lithiumgadoliniumborat, als Szintillationsmaterial verwendet wird.

2. Beschreibung des Standes der Technik:

Lithiumglas-Szintillatoren sind ein effektives Mittel zum Nachweis niederenergetischer Neutronen und finden eine breite Anwendung in der Neutronenstreuforschung. Lithiumglas-Szintillatoren weisen jedoch einen ernsthaften Nachteil auf, wenn sie in Neutronenstreuanlagen verwendet werden, die mit wissenschaftlicher Materialforschung befasst sind. Bei diesen Anwendungen wird typischerweise ein intensiver γ-Hintergrund (im Verhältnis zum Neutronenflüss) erhalten und die γ-Empfindlichkeit von Li-Glas führt zu einer ernsthaften Verschlechterung der Qualität der erhaltenen Daten. γ-Strahlen können ein Neutroneneinfangereignis in 11-Glas simulieren, und es gibt keine wirksame Technik zur Abtrennung des γ-Signals vom Neutronensignal (für diejenigen γ-Strahlsignale in der Umgebung des Einfangpeaks).
Ein alternatives Material mit hohem Einfangquerschnitt für niederenergetische Neutronen ist der ¹&sup0;B-Kern. Ein effizienter ¹&sup0;B-Szintillator war bisher jedoch nicht erhältlich.
Neutronenstreuungs-Forschungseinrichtungen benötigen ein Detektorsystem, das effizient, schnell und γ-unempfindlich ist. Keines der gegenwärtig von Forschern verwendete Detektorsystem erfüllt alle diese Erfordernisse.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Gemäss den erfindungsgemässen Prinzipien wurde ein neuer Neutronendetektor entwickelt, der die Nachteile von Li-Glasdetektoren aus dem Stand der Technik überwindet. Der erfindungsgemässe Neutronen-Szintillationsdetektor macht Gebrauch von einem borhaltigen kristallinen Szintillator, der für den Nachweis niederenergetischer Neutronen geeignet ist. Die ¹&sup0;B(n, α)-Reaktion weist einen grossen Querschnitt für den Neutroneneinfang auf und besitzt den Vorteil, dass sie eine erhöhte Unempfindlichkeit gegenüber dem γ-Hintergrund ermöglicht, da sie ein Koinzidenzsignal zwischen den geladenen Reaktionsprodukten und dem gleichzeitigen γ-Strahl erfordert, wodurch eine starke Unterscheidung gegenüber Hintergrund-γ-Ereignissen erfolgt.
Das entwickelte Boratmaterial ist ein effizienter Szintillator, liefert eine hohe Boratomdichte und kann in einfacher Weise zu transparenten Einkristallen geformt werden. Es stehen verschiedene Variationen dieses Materials zur Verfügung, die zur Bereitstellung einer Vielzahl gewünschter nuklearer Nachweischarakteristiken verwendet werden können. Ausgewählte B- oder Li-Isotope können zur Optimierung der Neutronen-Nachweiseffizienz verwendet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN:

Fig. 1 zeigt ein Pulshöhenspektrum für TA-Glas unter α-Bestrahlung.
Fig. 2 zeigt ein Pulshöhenspektrum für Lithiumgadoliniumborat unter α-Bestrahlung.
Fig. 3 zeigt ein Pulshöhenspektrum für Lithiumgadoliniumborat unter Neutronenbestrahlung.
Fig. 4 zeigt das NaI-Pulshöhenspektrum-Ausgangssignal, ohne Koinzidenzerfordernis, worin der isolierte Peak den Gesamtenergiepeak für den 478 keV- γ-Strahl darstellt.
Fig. 5 zeigt das NaI-Pulshöhenspektrum-Ausgangssignal mit Koinzidenzerfordernis mit einem borbeladenen Kunststoff-Szintillator. Der isolierte Peak stellt den Gesamtenergiepeak für den 478 keV- γ-Strahl dar. (Die horizontale Skala in Fig. 5 ist gegenüber Fig. 4 um etwa 100 Kanäle verschoben.)
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer Koinzidenz- Schaltkreisanordnung zur Messung der gleichzeitigen Produkte der ¹&sup0;B(n, α)&sup7;Li*- Reaktion.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm der in der Koinzidenz- Nachweisanordnung aus Fig. 6 verwendeten elektronischen Geräte.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN

AUSFÜHRUNGSFORMEN:

Zum Nachweis von niederenergetischen Neutronen in Gegenwart von γ-Strahlen weist Bor gegenüber &sup6;Li zwei wesentliche Vorteile auf. Erstens ist sein Wechselwirkungsquerschnitt viermal höher (wodurch dünnere, weniger γ-empfindliche Szintillatoren ermöglicht werden) und zweitens erzeugt der Eingang eines Neutrons in ¹&sup0;B zusätzlich zu geladenen Teilchen einen energetischen y-Strahl. Diese doppelte Emission liefert ein Koinzidenzsignal, das die Ereignisse, die durch Neutronen hervorgerufen werden, identifiziert, und kann zur starken Unterscheidung gegenüber Einzelereignissen, die durch den Umgebungs-γ-Hintergrund erzeugt werden, verwendet werden.

Testverfahren:

Tests wurden mit einem Screeningverfahren durchgeführt, das vom Erfinder, Dr. B. Czirr, entwickelt wurde. Wenn &sup6;Li und ¹&sup0;B Neutronen einfangen, schliessen die Reaktionsprodukte ein energetisches α-Teilchen ein, das teilweise für das durch den Szintillator emittierte Licht verantwortlich ist. In dem Screeningverfahren wurde eine ²&sup4;¹Am-Quelle zur Bereitstellung von 5,5 MeV monoenergetischen α-Teilchen zur Nachahmung dieses Prozesses verwendet. Das zu untersuchende Pulver wurde dünn auf einer Fotomultiplierröhre mit ebener Fläche ausgebreitet und mit der α-Quelle bestrahlt. Für das Screening wurden Pulver verwendet, da diese typischerweise weniger kostspielig und leichter herzustellen sind. Während der Entwicklung des Screeningverfahrens führte Dr. Czirr einen Test mit gemahlenem Strontiumfluorid- Szintillatormaterial durch, aus dem sich ergab, dass das Signal aus dem Pulver etwa 50% desjenigen aus einem Einkristall entsprach. Während zahlreicher anschliessender Tests wurde gefunden, dass, wenn ein Pulver szintilliert, die einkristalline Form ebenfalls Licht emittiert, im allgemeinen zweimal soviel Licht.
Das Potential dieser neuen Szintillatoren für Neutronenstreuanwendungen wurde im Verhältnis zu einem dünnen Einzelblatt eines Bicron GS-20 &sup6;Li-Glasszintillators untersucht. Als Szintillationseffizienzstandard wurde Li-Glas verwendet, da es im Bereich der Neutronenstreuung weitverbreitet als wertvoller Niederenergie-Neutronendetektor angesehen wird.
Die Lithiumlanthanidborate (einschliesslich Yttriumverbindungen) sind dahingehend ungewöhnlich, dass sie bezüglich des Energietransfers im wesentlichen eindimensional sind. Der Interchainabstand zwischen Lanthanidionen ist etwa die Hälfte des Intrachainabstandes. Dies impliziert, dass der hauptsächliche Energietransfer entlang eines eindimensionalen Gitters stattfindet. Von trivalenten Gd-Ionen wurde gefunden, dass sie eine aktive Rolle in dem Energieübertragungsprozess in anderen Gd-haltigen Szintillatoren spielen, und dies höchstwahrscheinlich auch in den Boraten tun. Diese Verstärkung (im Vergleich zu Yttrium) in der Energieübertragung würde die beobachtete hohe Szintillationseffizienz für die LiGd-Borate erklären. Keine Einkristalle aus diesem Material wurden nach der Czochralski-Technik mit 5 Gew.-% CeO&sub2; in der Schmelze aufgezogen. Die Pulshöhenantwort eines Einkristalls wurde unter Verwendung von monoenergetischer α-Strahlung getestet. Die resultierende Signalgrösse war mit dem 5,6-fachen des Li-Glasstandards überraschend hoch, etwa gleich mit der originalen Pulverprobe.
Fig. 1 zeigt das Pulshöhenspektrum des Li-Glasstandards unter α-Bestrahlung. Fig. 2 zeigt das Pulshöhenspektrum für die Gadoliniumverbindung. Diese beiden Auftragungen wurden unter den gleichen Verstärkungsbedingungen aufgenommen.
Fig. 3 zeigt die Pulshöhenantwort von Lithiumgadoliniumborat unter Bestrahlung mit langsamen Neutronen. Der Graph zeigt sowohl den ¹&sup0;B-Peak (grosser schmaler Peak mit Zentrum um Kanal 80) und den &sup6;Li-Peak (kleiner breiter Peak mit Zentrum um Kanal 380). Der grosse γ-Hintergrund ist ebenfalls unterhalb des ¹&sup0;B-Peaks gezeigt.
Es wurden mehrere Szintillatoren hergestellt und unter Verwendung von Li&sub6;Y(BO&sub3;)&sub3; als Ce-Wirtsmaterial getestet. Die besten Ergebnisse wurden mit einem Ce/Y-Verhältnis von 0,1 erzielt und ergaben ein Signal vom 1,3-fachen des Glasstandards. Es wurde ein kleiner Einkristall mit 5% Ce in der Schmelze hergestellt. Die folgende Tabelle 1 fasst die aufgenommenen Testdaten zusammen. Die starke und unerwartete Antwort der Lithiumlanthanidborate ist in der ersten Zeile der Tabelle angegeben. TABELLE 1 Materialeigenschaften
Zusätzlich sind die berechneten Neutroneneinfangeffizienzen in den hier interessierenden Materialien in der unten angegebenen Tabelle gezeigt. Für den Li-Glasszintillator ist die Effizienz für die (n, α)- Reaktion in &sup6;Li aufgelistet. Für die Gadoliniumverbindung wurden die Effizienzen für die (n, α)-Reaktion in ¹&sup0;B berechnet und schliessen die Verluste durch Neutroneneinfang in natürlichem Gadolinium ein. Die Yttriumverbindung wurde auch für die (n, α)-Reaktion in 1% berechnet. Der Effekt des Austauschs von Gadolinium durch Yttrium mit niederem Neutronenquerschnitt bei niedriger Energie ist offensichtlich. TABELLE 2 Berechnete Effizienzen* für den Neutroneneinfang
* Alle Materialien sind 1,0 mm dick
Wenn der Detektor zur Messung niederenergetischer Neutronen unter Verwendung von ¹&sup0;B(n, α); &sup6;Li(n, α) in den Lithiumlanthanidborat-Szintillatoren (z. B. sind die Lanthanide Gd und Y) verwendet werden soll, wird die Dicke des Szintillationskristalls so ausgewählt, dass sie im Bereich von 0,1-1,0 mm liegt. Dieser Dickenbereich wird zur Verringerung der Empfindlichkeit des Detektors gegenüber Umgebungs-γ-Hintergrund gewählt.
Anstelle der Ausnutzung der ¹&sup0;B- und &sup6;Li-Einfangreaktionen kann der Lithiumgadoliniumborat-Szintillator den Einfang von Neutronen in Gadoliniumkernen ausnutzen, die in der Emission von mehreren simultanen hochenergetischen und niederenergetischen γ-Strahlen resultiert. Diese können innerhalb des Szintillatorkörpers nachgewiesen werden, wenn eine Detektordicke von einigen Millimetern gewählt wird. In diesem Fall würden nur &sup7;Li und ¹¹B in den Kristall inkorporiert werden, damit Konkurrenzreaktionen verhindert werden.
Einer der wesentlichen Vorteile der Inkorporierung von ¹&sup0;B in einen Szintillator liegt in der Möglichkeit der Unterscheidung gegenüber γ-Hintergrund, in dem eine Koinzidenz zwischen den energetischen geladenen Teilchen (α plus &sup7;Li) und dem durch den Neutroneneinfang erzeugten 478 kEv γ-Strahl erforderlich ist. In der 10B(n, α)&sup7;Li*- Reaktion werden das α-Teilchen und Li* in entgegengesetzten Richtungen emittiert, und das Li* zerfällt rasch durch γ-Emission in den Li-Grundzustand. Die γ-Emission ist für alle praktischen Zwecke gleichzeitig mit der α-Teilchenemission und -Detektion.
Hohe intrinsische Lichtausbeuten sind wichtig, da die Energiefreisetzung durch Eingang eines niederenergetischen Neutrons in ¹&sup0;B nur 2,8 MeV beträgt (2, 3 MeV für die geladenen Teilchen) im Vergleich zu 4,8 MeV in &sup6;Li. Aufgrund der typischen Szintillatoren inhärenten Nichtlinearitäten ist die Pulshöhe des ¹&sup0;B-Signals etwa 20% des &sup6;Li-Signals. Für einen borhaltigen Szintillator; der 5 mal so effizient ist wie Li-Glas, würde das ¹&sup0;B-Einfangsignal mit dem &sup6;Li-Glaseinfangsignal gerade identisch sein.
Da die Intensität von Hintergrundsignalen aus γ-Strahlen im allgemeinen mit abnehmender Pulshöhe zunimmt, ist es wichtig, Materialien mit guter Szintillationseffizienz für schwere geladene Teilchen (α-Teilchen, &sup7;Li usw.) zu finden. Ein bequemes Mass für diese Eigenschaft ist das Lichtausgangssignal pro Energieeinheit für α-Teilchen relativ zu β-Teilchen (α/β-Verhältnis). Das α/β-Verhältnis für Li&sub6;Gd(BO&sub3;)&sub3; wurde als 1,5 mal so hoch wie das von Li-Glas bestimmt, was eine signifikante Verbesserung anzeigt. Die Fähigkeit zur Unterscheidung gegenüber γ-Hintergrund wurde mit einem 6 cm³-Stück eines borbeladenen BC454-Kunststoffszintillators (von Bicron Corporation), der mit moderierten Neutronen aus einer 252Cf-Quelle bestrahlt wurde, getestet. Es war eine Koinzidenz zwischen dem Signal der geladenen Teilchen in dem Kunststoff- und dem γ-Strahlsignal in dem umgebenden NaI(TI)-Szintillator erforderlich.
Die Pulshöhenspektren des NaI-Kristalls sind in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Der einzelne isolierte Peak repräsentiert den Gesamtenergiepeak der 478 keV-γ-Strahlung. In Fig. 4 sind die Rohdaten ohne Koinzidenzerfordernisse dargestellt. In Fig. 5 ist eine Koinzidenz zwischen dem γ-Strahlsignal und den in dem Kunststoffszintillator nachgewiesenen geladenen Teilchen erforderlich. Es kann eine starke Verringerung des konkurrierenden γ-Hintergrunds beobachtet werden.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer typischen Koinzidenzanordnung, die die duale Emission von geladenen. Teilchen und γ-Strahlen beim Neutroneneinfang in ¹&sup0;B ausnutzt. Die α-Teilchen werden innerhalb des Szintillators (10) (beispielsweise hergestellt aus einem Lithiumlanthanidborat-Kristall) erzeugt, der als Antwort auf den Nachweis des α-Teilchens Licht erzeugt. Das Nachweislicht wird mittels einer Fotomultiplier (PM)-Röhre (12) in ein erstes elektronisches Signal umgewandelt (und verstärkt). Die 0,478 MeV-γ-Strahlung wird in einem umgebenden NaI(tl)-Kristall (14), der als γ-Detektor dient, nachgewiesen. Das Lichtausgangssignal des Kristalls (14) wird mittels einer PM-Röhre (16) in ein zweites elektronisches Signal umgewandelt. Die Koinzidenz zwischen dem ersten und dem zweiten elektronischen Signal wird unter Verwendung kommerziell erhältlicher elektronischer Schaltkreise gebildet.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm einer typischen elektronischen Schaltkreisanordnung zur Aufzeichnung des Koinzidenz-torgesteuerten Signals. Das erste und das zweite Signal werden zum Nachweis der Anwesenheit beider Signale in zeitliche Koinzidenz in eine Koinzidenzeinheit (20) eingespeist. Ein getrenntes analoges Signal aus der PM-Röhre (12) (in Fig. 6 als "drittes" Signal gekennzeichnet) oder der PM-Röhre (16) (in Fig. 6 als "viertes" Signal gekennzeichnet) wird in dem Pulshöhenanalysator (22) nur dann analysiert, wenn ein echtes Koinzidenzsignal aus der Koinzidenzeinheit (20) am "Gate-In"-Input des Analysators (22) anliegt.

Anwendungen:

(1) Kalte (weniger als 10 milli-e.v.) Neutronen und thermische (zwischen 10 und 100 milli-e.v.) Neutronendetektoren können unter Verwendung eines &sup7;Li&sub6;Y(¹&sup0;BO&sub3;)&sub3;(Ce)-Kristalls, der von der ¹&sup0;B-Neutroneneinfangreaktion Gebrauch macht, hergestellt werden. Yttrium wird zur Entfernung konkurrierender Einfangreaktionen gewählt.
(2) &sup7;Li&sub6;Gd(¹&sup0;BO&sub3;)&sub3;(Ce) ist geeignet als ein epithermaler (mehr als 100 milli-e.v.) Neutronendetektor, der von der (¹&sup0;B)- Neutroneneinfangreaktion Gebrauch macht. In diesem Energiebereich verschlechtert Gd die Detektoreffizienz nicht wesentlich.
(3) &sup6;Li&sub6;Y(¹¹BO&sub3;)&sub3;(Ce) kann als Detektorszintillator für kalte und thermische Neutronen unter Ausnutzung der &sup6;Li-Neutroneneinfangreaktion verwendet werden.
(4) &sup6;Li&sub6;Gd(¹¹BO&sub3;)&sub3;(Ce) kann als Szintillatorkristall für epithermale Neutronen unter Ausnutzung der &sup6;Li-Neutroneneinfangreaktion verwendet werden.
(5) &sup7;Li&sub6;Gd(¹¹BO&sub3;)&sub3;(Ce) kann als Szintillatorkristall für kalte und thermische Neutronen unter Ausnutzung der Gd(n,γ)-Einfangreaktion verwendet werden.
(6) &sup7;Li&sub6;Y(¹¹BO&sub3;)&sub3;(Ce) kann als Szintillator in einem Hochenergie-Neutronenflussmonitor unter Ausnutzung der ¹¹B(n,α)-Reaktion verwendet werden.
Lithiumgadoliniumborat dient als Basis für Detektorsysteme mit einer Effizienz, die derjenigen des Lithiumglassystems vergleichbar ist, aber deutlich verringerter γ-Empfindlichkeit. Die erste Generation dieser Instrumente wird Anwendung unter Verwendung von Neutronen mit Energien von mehr als 0,1 eV finden. Systeme auf Lithiumyttriumboratbasis könnten ein wirksames System mit niedrigem γ-Hintergrund für Neutronen mit einer Energie von weniger als 0,1 eV liefern. Diese neuen Materialien bieten die Möglichkeit der starken Anhebung der Qualität der von Neutronenstreuanlagen erzeugten Daten.
Die erfindungsgemässen Prinzipien sind auch auf die Messung von hochenergetischen Neutronen unter Verwendung von &sup7;Li&sub6;Y¹¹B&sub3;O&sub9;(Ce) anwendbar. (Das "Ce" steht für Cer- aktiviert.) In diesem Fall wird die endotherme Reaktion ¹¹B(n, α) zur Messung des Flusses hochenergetischer (mehr als 7 MeV) Neutronen verwendet. Diese Messung beruht auf der Aufzeichnung der β-Teilchen, die während des Zerfalls der &sup8;Li-Reaktionsprodukte emittiert werden.

Claims

1. Niederenergie-Neutronendetektor, der einen &sup7;Li&sub6;Gd¹&sup0;B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristall als Szintillator umfasst, der die ¹&sup0;B (Neutron, alpha) exotherme Neutroneneinfangreaktion ausnutzt.

2. Niederenergie-Neutronendetektor, der einen &sup6;Li&sub6;Gd¹¹B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristall als Szintillator umfasst, der die &sup6;Li (Neutron, alpha) exotherme Neutroneneinfangreaktion ausnutzt.

3. Niederenergie-Neutronendetektor, der einen &sup7;Li&sub6;Y¹&sup0;B&sub3;O&sub9; (Ce)-Kristall als Szintillator umfasst, der die ¹&sup0;B (Neutron, alpha) exotherme Neutroneneinfangreaktion ausnutzt.

4. Niederenergie-Neutronendetektor, der einen &sup6;Li&sub6;y¹¹B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristall als Szintillator umfasst, der die &sup6;Li (Neutron, alpha) exotherme Neutroneneinfangreaktion ausnutzt.

5. Hochenergie-Neutronenflussmonitor, der einen &sup7;Li&sub6;Y¹¹B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristall als Szintillator umfasst, der die &sub1;&sub1;B (Neutron, alpha) endotherme Reaktion ausnutzt.

6. Vorrichtung zum Nachweis von Neutronen, die folgendes umfasst:

einen Cer-aktivierten Szintillationskristall, der ¹&sup0;B enthält, der Szintillationskristall emittiert Lieht durch Einwirkung von α-Teilchen, die aus der ¹&sup0;B(n,α)Li*-Reaktion emittiert werden;

einen an den Kristall angrenzend positionierten γ-Szintillator, der γ-Szintillator erzeugt Licht durch Einwirkung von γ-Strahlen, die durch den Zerfall von Li* emittiert werden;

einen ersten Umwandler von Licht in ein elektronisches Signal, der so positioniert ist, dass er Licht von dem Kristall empfängt, der erste Umwandler erzeugt ein erstes elektronisches Signal, das für α-Teilchen aus der ¹&sup0;B(n, α)Li*-Reaktion repräsentativ ist;

einen zweiten Umwandler von Lieht in ein elektronische Signal, der so positioniert ist, dass er Licht aus dem γ-Szintillator empfängt, der zweite Umwandler erzeugt ein zweites elektronisches Signal, das für γ-Strahlen aus der ¹&sup0;B(n, α)Li*-Reaktion repräsentativ ist;

eine Koinzidenz-Schaltung, die so geschaltet ist, dass sie die ersten und zweiten Signale empfängt und ein Koinzidenzsignal erzeugt, wenn das erste und zweite Signal koinzident sind; und

einen Datenanalysator, der so geschaltet ist, dass er ein zusätzliches Signal von mindestens einem des ersten und zweiten Umwandlers empfängt, wobei der Datenanalysator durch das Koinzidenzsignal in Betrieb gesetzt wird.

7. Vorrichtung gemäss Anspruch 6, worin der Cer- aktivierte Szintillationskristall &sup7;Li&sub6;Gd¹&sup0;B&sub3;O&sub9;(Ce) umfasst.

8. Vorrichtung gemäss Anspruch 6, worin der Cer- aktivierte Szintillationskristall &sup7;Li&sub6;Y¹&sup0;B&sub3;O&sub9;(Ce) umfasst.

9. Verfahren zum Nachweis von Niederenergie-Neutronen, das die folgenden Schritte umfasst:

Belichten eines &sup7;Li&sub6;Gd¹&sup0;B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristalls mit den nachzuweisenden Neutronen;

Ausnutzung der ¹&sup0;B(n, α) exothermen Neutroneneinfangreaktion zur Auslösung der Szintillation des Kristalls; und

Messung des Szintillations-Ausgangssignals aus dem Kristall.

10. Verfahren zum Nachweis von Niederenergie-Neutronen, das die folgenden Schritte umfasst:

Belichten eines &sup6;Li&sub6;Gd¹¹B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristalls mit den nachzuweisenden Neutronen;

Ausnutzung der &sup6;Li(n, α) exothermen Neutroneneinfangreaktion zur Auslösung der Szintillation des Kristalls; und

Messung des Szintillations-Ausgangssignals aus dem Kristall.

11. Verfahren zum Nachweis von Niederenergie-Neutronen, das die folgenden Schritte umfasst:

Belichten eines &sup7;Li&sub6;Y¹&sup0;B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristalls mit den nachzuweisenden Neutronen;

Messung des Szintillations-Ausgangssignals aus dem Kristall.

12. Verfahren zum Nachweis von Niederenergie-Neutronen, das die folgenden Schritte umfasst:

Belichten eines &sup6;Li&sub6;Y¹¹B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristalls mit den nachzuweisenden Neutronen;

Messung des Szintillations-Ausgangssignals aus dem Kristall.

13. Verfahren zum Nachweis von Hochenergie-Neutronen, das die folgenden Schritte umfasst:

Belichten eines &sup7;Li&sub6;Y¹¹B&sub3;O&sub9;(Ce)-Kristalls mit den nachzuweisenden Neutronen;

Ausnutzung der ¹¹B(n, α) endothermen Reaktion zur Auslösung der Szintillation des Kristalls; und

Messung des Szintillations-Ausgangssignals aus dem Kristall.

14. Verfahren zum Nachweis von Neutronen, das die folgenden Schritte umfasst:

Positionieren eines Cer-aktivierten Szintillationskristalls, der ¹&sup0;B enthält, in Nachbarschaft zu der Neutronenquelle, der Szintillationskristall emittiert Licht durch Einwirkung von α-Teilchen, die aus der ¹&sup0;B(n, α)Li*- Reaktion emittiert werden;

Positionierung eines γ-Szintillators angrenzend an den Kristall, der γ-Szintillator erzeugt Licht durch Einwirkung von γ-Strahlen, die durch den Zerfall von Li* emittiert werden;

Umwandlung des Lichts aus dem Kristall in ein erstes elektronisches Signal, das für α-Teilchen aus der ¹&sup0;B (n, α)Li*-Reaktion repräsentativ ist;

Umwandlung des Lichts aus dem γ-Szintillator in ein zweites elektronisches Signal, das für γ-Strahlen aus der ¹&sup0;B(n, α)Li*-Reaktion repräsentativ ist;

Analysieren des Lichtausgangssignals aus mindestens einem aus dem Kristall und dem γ-Szintillator ausschliesslich dann, wenn das erste und das zweite Signal zeitlich miteinander koinzident sind.