RU152877U1 - COMBINED NEUTRON FLOW SPECTROMETER MONITOR - Google Patents

COMBINED NEUTRON FLOW SPECTROMETER MONITOR Download PDF

Info

Publication number
RU152877U1
RU152877U1 RU2015107567/28U RU2015107567U RU152877U1 RU 152877 U1 RU152877 U1 RU 152877U1 RU 2015107567/28 U RU2015107567/28 U RU 2015107567/28U RU 2015107567 U RU2015107567 U RU 2015107567U RU 152877 U1 RU152877 U1 RU 152877U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
neutron
neutron detector
signal
detector
Prior art date
Application number
RU2015107567/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Донатович Каретников
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА")
Priority to RU2015107567/28U priority Critical patent/RU152877U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU152877U1 publication Critical patent/RU152877U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Комбинированный спектрометр-монитор потока нейтронов, содержащий детектор быстрых нейтронов, имеющий в своем составе сцинтиллятор и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), и амплитудно-временной анализатор, отличающийся тем, что сцинтиллятор сделан из пластмассы, дополнительно вплотную к детектору быстрых нейтронов со стороны, противоположной нейтронному потоку, присоединен детектор тепловых нейтронов с низкой чувствительностью к гамма-излучению, амплитудно-временной анализатор содержит блок счета сигналов, блок измерения заряда сигнала, блок совпадений, блок регистрации спектра, детектор тепловых нейтронов присоединен к блоку счета сигналов, ФЭУ детектора быстрых нейтронов присоединен к блоку измерения заряда сигнала, блок совпадений соединен с блоком счета сигналов и блоком измерения заряда сигнала, блок совпадений соединен с блоком регистрации спектра.Combined neutron flux monitor spectrometer containing a fast neutron detector, comprising a scintillator and a photomultiplier tube (PMT), and an amplitude-time analyzer, characterized in that the scintillator is made of plastic, additionally adjacent to the fast neutron detector on the opposite side of the neutron flow, a thermal neutron detector with a low sensitivity to gamma radiation is attached, the amplitude-time analyzer contains a signal counting unit, a signal charge measuring unit , coincidence unit, spectrum registration unit, thermal neutron detector is connected to the signal counting unit, PMT of the fast neutron detector is connected to the signal charge measuring unit, the coincidence unit is connected to the signal counting unit and the signal charge measuring unit, the coincidence unit is connected to the spectrum registration unit.

Description

Полезная модель относится к области измерения ядерных излучений и может быть использована для одновременной спектрометрии и мониторинга потоков нейтронов в условиях фона гамма-излучения.The utility model relates to the field of measurement of nuclear radiation and can be used for simultaneous spectrometry and monitoring of neutron flux in the background of gamma radiation.

Известен спектрометр быстрых нейтронов, состоящий из органического сцинтиллятора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) [1] и спектрометрического блока обработки информации с разделением сигналов по форме импульса. В сцинтилляторе при упругом рассеянии нейтронов на ядрах водорода образуются протоны отдачи, которые при торможении в сцинтилляторе создают световое излучение, регистрируемое ФЭУ. Проблема исключения влияния гамма-фона решается способом дискриминации гамма-фона по форме импульса.Known fast neutron spectrometer, consisting of an organic scintillator, a photomultiplier tube (PMT) [1] and a spectrometric information processing unit with signal separation by pulse shape. In the scintillator, when neutrons are elasticly scattered by hydrogen nuclei, recoil protons are formed, which, when braked in the scintillator, produce light radiation detected by a PMT. The problem of eliminating the influence of the gamma background is solved by discriminating the gamma background by the shape of the pulse.

Недостатком таких спектрометров является невозможность регистрации нейтронов с энергий меньше 0,5 МэВ, что связано с резким снижением световыхода при уменьшении энергии протона отдачи, которая зависит от энергии нейтрона.The disadvantage of such spectrometers is the impossibility of detecting neutrons with energies less than 0.5 MeV, which is associated with a sharp decrease in the light yield with a decrease in the recoil proton energy, which depends on the neutron energy.

Известен монитор потока нейтронов, в котором нейтроны замедляются в водородосодержащих замедлителях до тепловых энергий и регистрируются детектором тепловых нейтронов [2]. Такой монитор измеряет потоки нейтронов в широком диапазоне энергий - от быстрых до тепловых.A known neutron flux monitor in which neutrons are slowed down in hydrogen-containing moderators to thermal energies and recorded by a thermal neutron detector [2]. Such a monitor measures neutron fluxes in a wide range of energies - from fast to thermal.

Недостатком данного аналога является то, что спектрометрия потоков нейтронов с хорошим энергетическим разрешением в таких устройствах невозможна.The disadvantage of this analogue is that spectrometry of neutron fluxes with good energy resolution in such devices is impossible.

Наиболее близким к предложенному в данной заявке устройству является нейтронный спектрометр [3] (прототип), содержащий борорганический сцинтиллятор (органический сцинтиллятор с добавками изотопа бора 10B), ФЭУ и амплитудно-временной анализатор. В сцинтилляторе быстрые нейтроны испытывают многократное упругое рассеяние на ядрах водорода с испусканием светового излучения до тех пор, пока их энергия не достигнет тепловых значений. Тепловые нейтроны вступают в реакцию 10B(n,α)7Li с образованием заряженных частиц, приводящей к световому излучению. Одновременная регистрация амплитудно-временным анализатором сигналов от упругого рассеяния быстрых нейтронов в сцинтилляторе и захвата теплового нейтрона ядром бора в заданном временном окне является признаком поглощения нейтрона, передавшего всю свою энергию сцинтиллятору. Хотя такие сцинтилляторы могут регистрировать нейтроны низких и средних энергий при их замедлении в сцинтилляторе до тепловых энергий и захвате ядрами изотопа бора 10B, сигналы при поглощении фоновых гамма-квантов в сцинтилляторе практически невозможно дискриминировать от сигналов при поглощении нейтронов.Closest to the device proposed in this application is a neutron spectrometer [3] (prototype) containing an organoboron scintillator (an organic scintillator with 10 B boron isotope additives), a PMT, and an amplitude-time analyzer. In a scintillator, fast neutrons experience multiple elastic scattering by hydrogen nuclei with the emission of light radiation until their energy reaches thermal values. Thermal neutrons react 10 B (n, α) 7 Li with the formation of charged particles, resulting in light emission. Simultaneous registration by an amplitude-time analyzer of signals from elastic scattering of fast neutrons in a scintillator and capture of a thermal neutron by a boron nucleus in a given time window is a sign of absorption of a neutron that has transferred all its energy to the scintillator. Although such scintillators can detect neutrons of low and medium energies when they are slowed down in the scintillator to thermal energies and the nucleus traps the 10 B boron isotope, signals during absorption of background gamma rays in the scintillator are almost impossible to discriminate from signals during neutron absorption.

Поэтому недостатком прототипа является невозможность одновременной спектрометрии и мониторинга потока нейтронов в условиях высокого гамма-фона.Therefore, the disadvantage of the prototype is the impossibility of simultaneous spectrometry and monitoring of the neutron flux in conditions of high gamma background.

Техническим результатом заявленного предложения является возможность одновременной спектрометрии и мониторинга потока нейтронов в условиях высокого гамма-фона.The technical result of the claimed proposal is the possibility of simultaneous spectrometry and monitoring of the neutron flux in conditions of high gamma background.

Технический результат достигается тем, что комбинированный спектрометр-монитор потока нейтронов, содержащий детектор быстрых нейтронов имеющий в своем составе сцинтиллятор и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), и амплитудно-временной анализатор, сцинтиллятор сделан из пластмассы, дополнительно вплотную к детектору быстрых нейтронов со стороны противоположной нейтронному потоку присоединен детектор тепловых нейтронов с низкой чувствительностью к гамма-излучению, амплитудно-временной анализатор содержит блок счета сигналов, блок измерения заряда сигнала, блок совпадений, блок регистрации спектра, детектор тепловых нейтронов присоединен к блоку счета сигналов, ФЭУ детектора быстрых нейтронов присоединен к блоку измерения заряда сигнала, блок совпадений соединен с блоком счета сигналов и блоком измерения заряда сигнала, блок совпадений соединен с блоком регистрации спектра.The technical result is achieved by the fact that a combined neutron flux spectrometer-monitor containing a fast neutron detector incorporating a scintillator and a photomultiplier (PMT), and an amplitude-time analyzer, scintillator made of plastic, are additionally adjacent to the fast neutron detector from the opposite neutron side a thermal neutron detector with a low sensitivity to gamma radiation is connected to the flow, the amplitude-time analyzer contains a signal counting unit, a measurement unit signal charge unit, coincidence unit, spectrum registration unit, thermal neutron detector attached to the signal counting unit, PMT of fast neutron detector connected to the signal charge measuring unit, coincidence unit connected to the signal counting unit and signal charge measuring unit, coincidence unit connected to the registration unit spectrum.

В предлагаемом устройстве определение энергии (спектрометрию) нейтронов осуществляют по переданной энергии протонам отдачи в пластмассовом сцинтилляторе, а одновременная регистрация тепловых нейтронов в заданном временном окне является признаком того, что нейтрон практически всю свою энергию передал протонам отдачи. Пластмассовый сцинтиллятор также является замедлителем нейтронов, в котором нейтроны замедляются до тепловых энергий, а образующиеся тепловые нейтроны регистрируются детектором тепловых нейтронов, поэтому предполагаемое устройство может служить нейтронным монитором. Детектор тепловых нейтронов имеет низкую чувствительность к гамма-квантам, а поскольку регистрация быстрых нейтронов происходит только при условии одновременной регистрации тепловых нейтронов в узком временном окне, предполагаемое устройство может работать в условиях фона гамма-излучения.In the proposed device, the energy determination (spectrometry) of neutrons is carried out by the energy transferred to the recoil protons in a plastic scintillator, and the simultaneous registration of thermal neutrons in a given time window is a sign that the neutron transferred almost all of its energy to the recoil protons. A plastic scintillator is also a neutron moderator in which neutrons are slowed down to thermal energies and the resulting thermal neutrons are detected by a thermal neutron detector, so the proposed device can serve as a neutron monitor. The thermal neutron detector has a low sensitivity to gamma rays, and since fast neutrons are detected only if thermal neutrons are simultaneously detected in a narrow time window, the proposed device can operate under gamma-ray background conditions.

Сущность полезной модели поясняется на Фиг. 1, 2 и 3.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1, 2 and 3.

На Фиг. 1 приведена блок-схема эскиз предлагаемого устройства.In FIG. 1 shows a block diagram of a sketch of the proposed device.

На Фиг 2 приведена блок схема экспериментальной модели предлагаемого устройства с примером выполнения детектора тепловых нейтронов и амплитудно-временного анализатора.Figure 2 shows a block diagram of an experimental model of the proposed device with an example of a thermal neutron detector and an amplitude-time analyzer.

На Фиг. 3 приведен измеренный спектр нейтронов источника 252Cf. По оси абсцисс отложена энергия в МэВ, по оси ординат - количество отсчетов в относительных единицах. Выносными линиями обозначены аппаратный спектр, расчетный спектр нейтронов и восстановленный спектр нейтронов.In FIG. Figure 3 shows the measured neutron spectrum of a 252 Cf source. The energy in MeV is plotted on the abscissa, and the number of readings in relative units on the ordinate. Lead lines indicate the hardware spectrum, the calculated neutron spectrum, and the reconstructed neutron spectrum.

Позициями на иллюстрациях обозначены:The positions in the illustrations indicate:

1 - детектор быстрых нейтронов,1 - fast neutron detector,

2 - пластмассовый сцинтиллятор,2 - plastic scintillator,

3 - ФЭУ,3 - PMT,

4 - детектор тепловых нейтронов,4 - thermal neutron detector,

5 - сцинтилляционный экран,5 - scintillation screen,

6 - амплитудно-временной анализатор,6 - amplitude-time analyzer,

7 - блок измерения заряда сигнала,7 - unit for measuring the signal charge,

8 - блок счета сигналов,8 - block counting signals

9 - блок совпадений,9 - block matches,

10 - блок регистрации спектра,10 - block registration spectrum

11 - интегральный дискриминатор,11 - integrated discriminator,

12 - одновибратор,12 - one-shot,

13 - программируемая логическая интегральная схема,13 is a programmable logic integrated circuit,

14 - аналого-цифровой преобразователь,14 - analog-to-digital Converter,

15 - интегральный дискриминатор,15 - integrated discriminator,

16 - одновибратор,16 - one-shot,

17 - ЭВМ,17 - computer

18 - цифроаналоговый преобразователь,18 is a digital-to-analog Converter,

19 - микроконтроллер.19 - microcontroller.

Устройство содержит детектор 1 быстрых нейтронов, состоящий из пластмассового сцинтиллятора 2 и ФЭУ 3, детектор 4 тепловых нейтронов, расположенный вплотную к пластмассовому сцинтиллятору 2 со стороны противоположной нейтронному потоку, амплитудно-временной анализатор 6, имеющий блок 7 измерения заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов, блок 8 счета сигналов с детектора 4 тепловых нейтронов, блок 9 совпадений, блок 10 регистрации спектра.The device comprises a fast neutron detector 1, consisting of a plastic scintillator 2 and a PMT 3, a thermal neutron detector 4 located close to the plastic scintillator 2 from the side opposite to the neutron flux, an amplitude-time analyzer 6, which has a unit 7 for measuring the signal charge from the fast neutron detector 1 , block 8 counting signals from the detector 4 thermal neutrons, block 9 matches, block 10 registration spectrum.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При попадании быстрого нейтрона в пластмассовый сцинтиллятор 2 в результате столкновений с ядрами водорода (протонами) часть энергии нейтрона передается протонам, которые за счет ионизационных потерь создают оптическое излучение в пластмассовом сцинтилляторе 2. ФЭУ 3 преобразует оптическое излучение в электрический сигнал с детектора 1 быстрых нейтронов, заряд которого зависит от энергии, потерянной нейтроном в пластмассовом сцинтилляторе 2. Этот сигнал идет в блок 7 измерения заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов. Часть быстрых нейтронов нейтронного потока теряет полностью энергию в пластмассовом сцинтилляторе 2 и замедляется до тепловой энергии. При регистрации образующихся тепловых нейтронов детектором 4 формируется сигнал, идущий в блок 8 счета сигналов с детектора 4 тепловых нейтронов. Время замедления быстрого нейтрона в пластмассовом сцинтилляторе 2 до тепловой энергии τ зависит от размера пластмассового сцинтиллятора 2 и составляет несколько мкс - десятков мкс. Блок 9 совпадений передает измеренное значение заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов из блока 7 измерения заряда сигнала в блок 10 регистрации спектра при одновременном появлении сигналов с детектора 1 быстрых и детектора 4 тепловых нейтронов в течении времени порядка τ. Одновременная регистрация сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов и детектора 4 тепловых нейтронов означает, что значение заряда сигнала, поступившего в блок 10 регистрации спектра, соответствует начальной энергии быстрого нейтрона, поскольку энергия быстрого нейтрона полностью поглотилась в пластмассовом сцинтилляторе 2. В качестве детектора 4 тепловых нейтронов выбирается детектор малочувствительный к гамма-излучению, например, на основе полупроводникового детектора с тонким чувствительным слоем или тонкого сцинтиллятора с добавками бора или лития [2]. Поскольку значение заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов передается в блок 10 регистрации спектра только в совпадении с сигналом с детектора 4 тепловых нейтронов в узком временном диапазоне, вероятность регистрации ложного сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов при попадании фоновых гамма-квантов мала.When a fast neutron enters a plastic scintillator 2 as a result of collisions with hydrogen nuclei (protons), part of the neutron energy is transferred to protons, which due to ionization losses create optical radiation in a plastic scintillator 2. A PMT 3 converts optical radiation into an electrical signal from a fast neutron detector 1, the charge of which depends on the energy lost by the neutron in the plastic scintillator 2. This signal goes to the unit 7 for measuring the charge of the signal from the detector 1 of fast neutrons. Part of the fast neutrons of the neutron flux completely loses energy in the plastic scintillator 2 and slows down to thermal energy. When registering the generated thermal neutrons by the detector 4, a signal is generated that goes to the signal counting unit 8 from the thermal neutron detector 4. The time of deceleration of a fast neutron in a plastic scintillator 2 to thermal energy τ depends on the size of the plastic scintillator 2 and is several microseconds to tens of microseconds. Coincidence unit 9 transmits the measured value of the signal charge from the fast neutron detector 1 from the signal charge measurement unit 7 to the spectrum recording unit 10 when signals from the fast detector 1 and the thermal neutron detector 4 simultaneously appear over a time of the order of τ. Simultaneous registration of a signal from a fast neutron detector 1 and a thermal neutron detector 4 means that the value of the charge of the signal received in the spectrum recording unit 10 corresponds to the initial fast neutron energy, since the fast neutron energy is completely absorbed in a plastic scintillator 2. As a thermal neutron detector 4 a detector that is sensitive to gamma radiation, for example, based on a semiconductor detector with a thin sensitive layer or a thin scintillator with an additive lithium and boron or [2]. Since the value of the signal charge from the fast neutron detector 1 is transmitted to the spectrum recording unit 10 only in coincidence with the signal from the thermal neutron detector 4 in a narrow time range, the probability of detecting a false signal from the fast neutron detector 1 when the background gamma-quanta hits is small.

Нейтронный поток падает со стороны пластмассового сцинтиллятора 2. Нейтроны, проходя через пластмассовый сцинтиллятор 2, замедляются до тепловых скоростей и регистрируются детектором 4 тепловых нейтронов, сигналы с которого поступают в блок 8 счета сигналов. При этом регистрируются нейтроны всех энергий от быстрых до тепловых, таким образом, производится мониторинг потока нейтронов.The neutron flux falls from the side of the plastic scintillator 2. Neutrons passing through the plastic scintillator 2 slow down to thermal speeds and are recorded by thermal neutron detector 4, the signals from which are sent to signal counting unit 8. In this case, neutrons of all energies from fast to thermal are recorded, thus, the neutron flux is monitored.

Эскиз экспериментальной модели для осуществления предложенного устройства представлен на Фиг. 2. Детектор 1 быстрых нейтронов состоит из сцинтиллятора 2, который изготовлен из полистирола размером ⌀74×30 мм и имеет оптический контакт с ФЭУ 3 типа ФЭУ-56. Детектор 4 тепловых нейтронов состоит из сцинтилляционного экрана 5, сделанного из материала 6LiF/ZnS(Ag) диаметром 60 мм и толщиной 1 мм и ФЭУ 3, например типа ФЭУ-56, состыкованным с экраном 5. Сигнал с детектора 1 быстрых нейтронов проходит интегральный дискриминатор 11 и одновибратор 12, вырабатывающий импульсы стандартной длительности и амплитуды. При поступлении этих импульсов в программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) 13 формируется временное окно длительностью 50 мкс для регистрации сигнала с детектора 4 тепловых нейтронов. В качестве блока 7 измерения заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов используется конвейерный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, подключенный к ПЛИС 13. Измерение заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов осуществляется путем сложения выборок АЦП 14 в ПЛИС 13 и записывается в память ПЛИС 13 в виде спектра, таким образом, АЦП 14 и ПЛИС 13 выполняют функции блока 10 регистрации спектра. Сигнал с детектора 4 тепловых нейтронов поступает на интегральный дискриминатор 15 и одновибратор 16, вырабатывающий импульсы стандартной длительности и амплитуды. Блок совпадений 9 реализуется на базе ПЛИС 13. Если импульс с одновибратора 16 попадает во временное окно, открытое сигналом от детектора 1 быстрых нейтронов, значение заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов передается в ЭВМ 17. Если в течение временного окна (50 мкс) сигнал с детектора 4 тепловых нейтронов не поступил, значение заряда сигнала с детектора 1 быстрых нейтронов обнуляется.A sketch of the experimental model for implementing the proposed device is presented in FIG. 2. The fast neutron detector 1 consists of a scintillator 2, which is made of polystyrene with a size of мм74 × 30 mm and has optical contact with a PMT 3 of the type PMT-56. The thermal neutron detector 4 consists of a scintillation screen 5 made of material 6 LiF / ZnS (Ag) with a diameter of 60 mm and a thickness of 1 mm and a PMT 3, for example, a PMT-56 type, coupled to screen 5. The signal from the fast neutron detector 1 passes an integral discriminator 11 and one-shot 12, generating pulses of standard duration and amplitude. Upon receipt of these pulses in a programmable logic integrated circuit (FPGA) 13, a time window of 50 μs in duration is formed to register the signal from the thermal neutron detector 4. As the unit 7 for measuring the signal charge from the fast neutron detector 1, a conveyor analog-to-digital converter (ADC) 14 connected to the FPGA 13 is used. The signal charge from the fast neutron detector 1 is measured by adding the ADC 14 samples to the FPGA 13 and is stored in the FPGA memory 13 in the form of a spectrum, thus, the ADC 14 and the FPGA 13 function as a spectrum recording unit 10. The signal from the thermal neutron detector 4 is fed to an integrated discriminator 15 and a single-vibrator 16, generating pulses of standard duration and amplitude. Coincidence block 9 is implemented on the basis of FPGA 13. If a pulse from a single-shot 16 enters a time window opened by a signal from a fast neutron detector 1, the signal charge from a fast neutron detector 1 is transmitted to a computer 17. If a signal is received during a time window (50 μs) no thermal neutrons were received from detector 4; the signal charge from the fast neutron detector 1 is reset to zero.

ПЛИС 13 осуществляет счет сигналов с одновибратора 12, выполняя функции блока 8 счета сигналов с детектора 4 тепловых нейтронов для мониторинга нейтронного потока.FPGA 13 carries out the counting of signals from a single-vibrator 12, performing the functions of a block 8 of counting signals from a thermal neutron detector 4 for monitoring a neutron flux.

Установка порога дискриминации интегральных дискриминаторов 11 и 15 осуществляется цифроаналоговым преобразователем 18. Управление и передача данных в ЭВМ 17 осуществляется по магистрали USB с помощью микроконтроллера 19.Setting the discrimination threshold of integrated discriminators 11 and 15 is carried out by a digital-to-analog converter 18. Control and data transfer to a computer 17 is carried out via a USB highway using a microcontroller 19.

Измеряемый аппаратный спектр F(E) с детектора 1 быстрых нейтронов зависит от спектра нейтронов (φ(E) и может быть определен выражением [4]:The measured hardware spectrum F (E) from the fast neutron detector 1 depends on the neutron spectrum (φ (E) and can be determined by the expression [4]:

Figure 00000002
Figure 00000002

Здесь ε(E) - эффективность регистрации детектором нейтрона, замедлившегося до тепловых энергий, G(E′,E) - функция отклика детектора (спектральное распределение сигналов детектора от моноэнергетических нейтронов с энергией E′), Eпор и Emax - пороговая и максимальная энергия нейтрона. Были проведены измерения спектра потока нейтронов 8 источника спонтанного деления 252Cf, который хорошо описывается функцией вида [5]:Here ε (E) is the detection efficiency of a neutron slowed down to thermal energies by the detector, G (E ′, E) is the response function of the detector (spectral distribution of detector signals from monoenergetic neutrons with energy E ′), E pore and E max are threshold and maximum neutron energy. The neutron flux spectrum 8 of the spontaneous fission source 252 Cf was measured, which is well described by a function of the form [5]:

Figure 00000003
Figure 00000003

где B - коэффициент пропорциональности, E0=1,43 МэВ.where B is the coefficient of proportionality, E 0 = 1.43 MeV.

Восстановление спектра нейтронов по измеряемому аппаратному спектру осуществлялось методом направленного расхождения [6]. На Фиг. 3 показан аппаратный спектр с детектора 1 быстрых нейтронов, восстановленный спектр нейтронов и спектр нейтронов, рассчитанный по формуле (2). Видно хорошее соответствие расчетного и измеренного спектра нейтронов.The neutron spectrum was reconstructed from the measured hardware spectrum using the directed divergence method [6]. In FIG. Figure 3 shows the hardware spectrum from the fast neutron detector 1, the reconstructed neutron spectrum, and the neutron spectrum calculated by formula (2). One can see a good agreement between the calculated and measured neutron spectrum.

Измерения с источником нейтронов 252Cf показали, что эффективность регистрации по счетному каналу нейтронов деления экспериментальной модели предлагаемого устройства равна около 9%, что позволяет его использовать в качестве монитора нейтронного потока. Для определения чувствительности экспериментальной модели к гамма-излучению проводили ее облучение гамма-излучением от источника 60Co при измерении спектра и мониторинга потока нейтронов. Измерения показали, что поскольку регистрация сигналов с детектора 1 быстрых нейтронов производится в совпадениях с сигналами с детектора 4 тепловых нейтронов в узком временном окне, поток гамма-квантов практически не влияет на результаты измерений спектра нейтронов источника 252Cf до мощности дозы 10 мкГр/ч. За счет низкой чувствительности детектора 4 тепловых нейтронов к гамма-квантам скорость счета нейтронов деления источника 252Cf счетным каналом не изменяется до мощности дозы 0,5 мГр/ч.Measurements with a neutron source of 252 Cf showed that the registration efficiency of the fission neutron counting channel of the experimental model of the proposed device is about 9%, which allows it to be used as a neutron flux monitor. To determine the sensitivity of the experimental model to gamma radiation, it was irradiated with gamma radiation from a 60 Co source when measuring the spectrum and monitoring the neutron flux. The measurements showed that since the signals from the fast neutron detector 1 are recorded in coincidence with the signals from the thermal neutron detector 4 in a narrow time window, the gamma-ray flux practically does not affect the results of measurements of the neutron spectrum of the 252 Cf source up to a dose rate of 10 μGy / h. Due to the low sensitivity of the thermal neutron detector 4 to gamma rays, the neutron count rate of the fission of a 252 Cf source by the counting channel does not change to a dose rate of 0.5 mGy / h.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Кухтевич В.И., Трыков Л.А., Трыков О.А. Однокристальный сцинтилляционный спектрометр (с органическим фосфором). М.: Атомиздат, 1970, 119 с.1. Kukhtevich V.I., Trykov L.A., Trykov O.A. Single-chip scintillation spectrometer (with organic phosphorus). M .: Atomizdat, 1970, 119 p.

2. Райлли Д., Энсселин Н., Смит X. мл., Крайнер С.Пассивный неразрушающий анализ ядерных материалов, М.: Бином, 2000, 720 с.2. Reilly D., Ansselin N., Smith X. ml., Krainer S. Passive non-destructive analysis of nuclear materials, M .: Binom, 2000, 720 p.

3. Столярова Е.Л. Нейтронные спектрометры и их применение в прикладных задачах. М.: Атомиздат, 1968.3. Stolyarova E.L. Neutron spectrometers and their application in applied problems. M .: Atomizdat, 1968.

4. Ю.И. Колеватов, В.П. Семенов, Л.А. Трыков. Спектрометрия нейтронов и гамма-излучения в радиационной физике. М., Энергоатомиздат 1990, 296 с.4. Yu.I. Kolevatov, V.P. Semenov, L.A. Trykov. Spectrometry of neutrons and gamma radiation in radiation physics. M., Energoatomizdat 1990, 296 p.

5. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. И.К. Кикоина, - М.: Мир, 1976, - 1008 с.5. Tables of physical quantities. Directory. Ed. I.K. Kikoin, - M.: Mir, 1976, - 1008 p.

6. Тараско М.З. Крамер-Агеев Е.А. Тихонов Е.Б. Применение метода направленного расхождения для восстановления спектра быстрых нейтронов. В кн.: «Вопросы дозиметрии и защиты от излучений». Вып. 11. М. Атомиздат 1970, с. 125-133.6. Tarasco M.Z. Kramer-Ageev E.A. Tikhonov E.B. Application of the directed divergence method for reconstructing the spectrum of fast neutrons. In the book: "Questions of dosimetry and radiation protection." Vol. 11. M. Atomizdat 1970, p. 125-133.

Claims (1)

Комбинированный спектрометр-монитор потока нейтронов, содержащий детектор быстрых нейтронов, имеющий в своем составе сцинтиллятор и фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), и амплитудно-временной анализатор, отличающийся тем, что сцинтиллятор сделан из пластмассы, дополнительно вплотную к детектору быстрых нейтронов со стороны, противоположной нейтронному потоку, присоединен детектор тепловых нейтронов с низкой чувствительностью к гамма-излучению, амплитудно-временной анализатор содержит блок счета сигналов, блок измерения заряда сигнала, блок совпадений, блок регистрации спектра, детектор тепловых нейтронов присоединен к блоку счета сигналов, ФЭУ детектора быстрых нейтронов присоединен к блоку измерения заряда сигнала, блок совпадений соединен с блоком счета сигналов и блоком измерения заряда сигнала, блок совпадений соединен с блоком регистрации спектра.
Figure 00000001
Combined neutron flux monitor spectrometer containing a fast neutron detector, comprising a scintillator and a photomultiplier (PMT), and an amplitude-time analyzer, characterized in that the scintillator is made of plastic, additionally adjacent to the fast neutron detector on the opposite side of the neutron flow, a thermal neutron detector with a low sensitivity to gamma radiation is attached, the amplitude-time analyzer contains a signal counting unit, a signal charge measuring unit , coincidence unit, spectrum registration unit, thermal neutron detector is connected to the signal counting unit, PMT of the fast neutron detector is connected to the signal charge measuring unit, the coincidence unit is connected to the signal counting unit and the signal charge measuring unit, the coincidence unit is connected to the spectrum registration unit.
Figure 00000001
RU2015107567/28U 2015-03-05 2015-03-05 COMBINED NEUTRON FLOW SPECTROMETER MONITOR RU152877U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015107567/28U RU152877U1 (en) 2015-03-05 2015-03-05 COMBINED NEUTRON FLOW SPECTROMETER MONITOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015107567/28U RU152877U1 (en) 2015-03-05 2015-03-05 COMBINED NEUTRON FLOW SPECTROMETER MONITOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU152877U1 true RU152877U1 (en) 2015-06-20

Family

ID=53434091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015107567/28U RU152877U1 (en) 2015-03-05 2015-03-05 COMBINED NEUTRON FLOW SPECTROMETER MONITOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU152877U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111025377A (en) * 2019-12-26 2020-04-17 中广核久源(成都)科技有限公司 Fast neutron measuring device
CN113504559A (en) * 2021-07-05 2021-10-15 中国科学院近代物理研究所 High current pulse wide energy spectrum neutron dose rate monitoring device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111025377A (en) * 2019-12-26 2020-04-17 中广核久源(成都)科技有限公司 Fast neutron measuring device
CN113504559A (en) * 2021-07-05 2021-10-15 中国科学院近代物理研究所 High current pulse wide energy spectrum neutron dose rate monitoring device
CN113504559B (en) * 2021-07-05 2022-11-01 中国科学院近代物理研究所 High current pulse wide energy spectrum neutron dose rate monitoring device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5298756A (en) Scintillator fiber optic long counter
US11815645B2 (en) Radiation detecting system and method
US8232530B2 (en) Solid state neutron detector
Madden et al. An imaging neutron/gamma-ray spectrometer
RU152877U1 (en) COMBINED NEUTRON FLOW SPECTROMETER MONITOR
RU137122U1 (en) DEVICE FOR ANALYSIS OF MATERIALS BY MEANS OF LABELED NEUTRONS
WO2015096778A1 (en) Nuclide identification method, nuclide identification system, and light neutron emitter
Darby et al. Multiplicity counting using organic scintillators to distinguish neutron sources: An advanced teaching laboratory
RU2189057C2 (en) Scintillation detector of neutron and gamma radiation
EP3401706B1 (en) Method for the detection of neutrons with scintillation detectors used for gamma ray spectroscopy
Potapov et al. A combined spectrometric detector of fast neutrons
JP2012242369A (en) Radiation detector
RU119131U1 (en) SCINTILLATION DETECTOR OF ELECTRONS AND BETA RADIATION
RU56003U1 (en) DETECTOR OF NEUTRONS AND GAMMA QUANTUM
Flaska et al. Pulse-shape discrimination for identification of neutron sources using the BC-501A liquid scintillator
RU2578048C1 (en) Device for radiation density measurement
Foster et al. A compact neutron detector based on the use of a SiPM detector
RU2143711C1 (en) Detector for registration of ionizing radiation
RU214394U1 (en) NEUTRON DETECTION DEVICE
Matsumoto et al. Development of a Neutron Detection System using an LGB Scintillator for Precise Measurements of Epi-Thermal Neutrons
Balygin et al. An experimental setup for studying spectra of β particles emitted by mixtures of 235 U and 239 Pu thermal neutron fission products
RU2347241C1 (en) Detector for recording of ionising radiation
Paepen et al. Use of a CAEN digitiser for nuclear safeguards and security applications with a scintillator detector
Sousa Characterization of CsI (Tl) Crystals and Implementation of tools for the CALIFA calorimeter at FAIR
Tancioni et al. Gamma dose rate monitoring using a Silicon Photomultiplier-based plastic scintillation detector