RU2189057C2 - Scintillation detector of neutron and gamma radiation - Google Patents

Scintillation detector of neutron and gamma radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2189057C2
RU2189057C2 RU2000128441A RU2000128441A RU2189057C2 RU 2189057 C2 RU2189057 C2 RU 2189057C2 RU 2000128441 A RU2000128441 A RU 2000128441A RU 2000128441 A RU2000128441 A RU 2000128441A RU 2189057 C2 RU2189057 C2 RU 2189057C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
scintillator
neutron
neutrons
sensitive
gamma
Prior art date
Application number
RU2000128441A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
О.В. Игнатьев
Б.В. Шульгин
А.Д. Пулин
В.С. Андреев
Л.В. Викторов
В.Л. Петров
Д.В. Райков
Original Assignee
Уральский государственный технический университет
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 Уральский государственный технический университет filed Critical Уральский государственный технический университет
Priority to RU2000128441A priority Critical patent/RU2189057C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2189057C2 publication Critical patent/RU2189057C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: radiation monitoring. SUBSTANCE: scintillation detector can be used in custom houses, units of State Atomic Supervision, in systems of special radiation monitoring of nuclear submarines subject to stripping, in detection and identification of fissionable materials ( uranium, plutonium, californium ) and articles from them, and materials related to class of radioactive substances-gamma radiation sources. Scintillation detector of neutron and gamma radiation includes sensor coming in the form of two scintillators connected in parallel: external neutron scintillator based on plastic material (CH)n or stilbene ( scintillator with well ) placed into jacket of boroncarrying (boron nitride or carbide ) material and internal scintillation crystal Nal-T1 located in well of external scintillator in standard container and sensitive to gamma radiation, photoelectron multiplier positioned in jacket of boron nitride or carbide ( natural mixture of isotopes of boron or isotope 10 5 B ) sensitive to thermal neutrons placed in single case and unit of electron processing of signals. EFFECT: provision for counting neutrons of wide spectrum of energy, both fast and thermal neutrons, with raised efficiency. 1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области дистанционного одновременного детектирования источников нейтронного и гамма-излучения, особо источников нейтронов на фоне гамма-излучения, и предназначено для использования в дозиметрической таможенной практике для решения задач Госатомнадзора, для систем радиационного мониторинга и систем специального радиационного технического контроля для обследования ядерных субмарин, подлежащих разборке, для обнаружения и идентификации делящихся материалов (ДМ) (урана, плутония, калифорния и изделий из них) и материалов, относящихся к классу радиоактивных веществ (РВ) - гамма-источников. The invention relates to the field of remote simultaneous detection of sources of neutron and gamma radiation, especially neutron sources against a background of gamma radiation, and is intended for use in dosimetric customs practice to solve the problems of Gosatomnadzor, for radiation monitoring systems and special radiation technical control systems for nuclear submarine inspection to be disassembled for the detection and identification of fissile materials (DM) (uranium, plutonium, California and products from them) and m materials under belonging to the class of radioactive substances (RS) - gamma-ray sources.

Известные детекторы ядерных излучений содержат, как правило, датчик и блок электронной обработки сигналов [1-7]. Known nuclear radiation detectors contain, as a rule, a sensor and an electronic signal processing unit [1-7].

Известны сцинтилляционные детекторы гамма-излучения, включающие датчик (блок детектирования) и блок электронной обработки сигналов [1, 2], в которых датчик содержит сцинтилляционный неорганический кристалл и фотодетектор (фотоэлектронный умножитель или фотодиод). Сцинтилляционный кристалл (один из щелочно-галоидных кристаллов или один из кристаллов на оксидной основе) имеет обычно цилиндрическую форму диаметром от 10 до 150 мм и высотой от 10 до 150 мм, или он имеет кубическую форму 10•10•10 мм3 при фотодиодной регистрации. Однако детекторы с таким датчиком непригодны для регистрации нейтронного излучения, поскольку датчик не содержит элементы, чувствительные к нейтронам.Known scintillation gamma-ray detectors, including a sensor (detection unit) and an electronic signal processing unit [1, 2], in which the sensor contains a scintillation inorganic crystal and a photodetector (photoelectron multiplier or photodiode). The scintillation crystal (one of the alkali halide crystals or one of the oxide-based crystals) usually has a cylindrical shape with a diameter of 10 to 150 mm and a height of 10 to 150 mm, or it has a cubic shape of 10 • 10 • 10 mm 3 when photodiode registration . However, detectors with such a sensor are not suitable for detecting neutron radiation, since the sensor does not contain elements sensitive to neutrons.

Известен cцинтилляционный детектор бета-, гамма- и нейтронного излучения по патенту [3] , содержащий датчик - сцинтилляционный кристалл, например Lu2SiO5-Ce или стильбен, сместитель спектра (в виде тонкой сцинтиллирующей пленки или кристалла) и кремниевый PIN-фотодиод, а также блок электронной обработки сигналов. Однако такой детектор на предназначен для одновременной эффективной регистрации нейтронного и гамма-излучения. Если в качестве сцинтилляционного в датчике используется кристалл Lu2SiO5-Ce, то последний будет регистрировать только гамма-кванты и не будет регистрировать нейтроны. Если в качестве сцинтилляционного кристалла датчик содержит стильбен, то последний будет регистрировать в основном нейтроны. Поскольку в детекторах с диодной регистрацией из-за малых размеров диодов стандартный размер сцинтилляционных кристаллов невелик (обычно кубик 10•10•10 мм3), то и эффективность регистрации нейтронов и тем более гамма-квантов будет при дистанционных измерениях мала, не выше 1%. Кроме того, детектор по патенту [3] непригоден для регистрации медленных и тепловых нейтронов, он способен регистрировать только быстрые нейтроны по протонам отдачи.Known scintillation detector of beta, gamma and neutron radiation according to the patent [3], containing the sensor is a scintillation crystal, for example Lu 2 SiO 5 -Ce or stilbene, a spectrum shifter (in the form of a thin scintillating film or crystal) and a silicon PIN photodiode, as well as an electronic signal processing unit. However, such a detector is not intended for simultaneous efficient registration of neutron and gamma radiation. If a Lu 2 SiO 5 -Ce crystal is used as the scintillation in the sensor, the latter will only detect gamma rays and will not detect neutrons. If the sensor contains stilbene as a scintillation crystal, the latter will mainly detect neutrons. Since in standard detectors with diode registration, due to the small size of the diodes, the standard size of the scintillation crystals is small (usually a cube of 10 • 10 • 10 mm 3 ), the detection efficiency of neutrons and, especially, gamma rays will be small for remote measurements, not higher than 1% . In addition, the detector according to the patent [3] is unsuitable for detecting slow and thermal neutrons; it is capable of detecting only fast neutrons by recoil protons.

Известен детектор нейтронов сцинтилляционного типа с датчиком на базе кристаллов 6LiI-Eu, содержащий изотоп 6Li [1]. Однако такой детектор является гигроскопичным и имеет весьма большую длительность сцинтилляций (1400 нс), что не позволяет обеспечить высокую загрузочную способность детектора, а главное такой детектор регистрирует только тепловые нейтроны, но не регистрирует быстрые нейтроны, он обладает низкой чувствительностью (эффективностью) при регистрации нейтронов на гамма фоне, поскольку, наряду с тепловыми нейтронами, детектор одновременно регистрирует и гамма кванты, сигналы от которых трудно разделимы, поскольку имеют одинаковые спектральные и временные параметры. Кроме того, известный детектор [1] не пригоден для спектрометрии гамма-излучения.Known neutron detector of scintillation type with a sensor based on 6 LiI-Eu crystals containing 6 Li isotope [1]. However, such a detector is hygroscopic and has a very long scintillation time (1400 ns), which does not allow for a high loading capacity of the detector, and most importantly, such a detector only detects thermal neutrons, but does not detect fast neutrons, it has low sensitivity (efficiency) for neutron detection against the gamma background, since, along with thermal neutrons, the detector simultaneously detects gamma quanta, the signals from which are difficult to separate because they have the same spectral e and timing. In addition, the known detector [1] is not suitable for spectrometry of gamma radiation.

Известный селективный детектор нейтронов по патенту [4] содержит два датчика, один из которых чувствителен к заряженным частицам и нейтронам, в то время как другой чувствителен только к заряженным частицам; число регистрируемых нейтронов определяется разностным сигналом с этих датчиков, выделяемым с помощью разностной схемы электронного блока. Однако возможность применения такого детектора для регистрации и спектрометрии гамма-излучения в патенте [4] не оговорена. The known selective neutron detector according to the patent [4] contains two sensors, one of which is sensitive to charged particles and neutrons, while the other is sensitive only to charged particles; the number of detected neutrons is determined by the difference signal from these sensors, allocated using the difference circuit of the electronic unit. However, the possibility of using such a detector for registration and spectrometry of gamma radiation in the patent [4] is not specified.

Известный детектор нескольких излучений [5] имеет датчик, включающий два сцинтилляционных кристалла с зеленым и красным свечением, один из которых чувствителен к высокоэнергетическому излучению, а другой - к низкоэнергетическому, и два фотодиода, выделяющих сигналы с помощью светофильтров (зеленого и красного) и регистрирующий их с помощью блока электронной обработки сигналов. Такой детектор имеет ограниченные области применения, по данным [5] он пригоден для регистрации рентгеновского излучения с двумя различными энергиями, однако он непригоден для регистрации нейтронов и одновременно для спектрометрии гамма-излучения. The well-known multi-radiation detector [5] has a sensor that includes two scintillation crystals with green and red glows, one of which is sensitive to high-energy radiation, and the other to low-energy, and two photodiodes that emit signals using light filters (green and red) and detect them using the electronic signal processing unit. Such a detector has limited applications; according to [5], it is suitable for detecting x-rays with two different energies, but it is unsuitable for detecting neutrons and simultaneously for gamma-ray spectrometry.

Известен всеволновой детектор нейтронов [6], датчик которого состоит из 3Не счетчиков, чувствительных к тепловым нейтронам. Его чувствительность к быстрым нейтронам невысока: не более 10%, он их регистрирует после замедления. Такой детектор непригоден для одновременной регистрации нейтронов и гамма-излучения, непригоден для спектрометрии гамма-излучения.Known all-wave neutron detector [6], the sensor of which consists of 3 He counters sensitive to thermal neutrons. Its sensitivity to fast neutrons is low: no more than 10%, it registers them after deceleration. Such a detector is unsuitable for the simultaneous detection of neutrons and gamma radiation, unsuitable for spectrometry of gamma radiation.

Известен детектор [7], датчик которого представляет собой пластмассовый сцинтилляционный детектор СПС-Т4А, предназначенный для регистрации гамма-излучения и быстрых нейтронов. Детектор имеет следующие характеристики: длительность сцинтиимпульса, создаваемого нейтроном или гамма-квантом - 8,5 нс; световой выход УЕСВ (по ГОСТ 23077-78) при возбуждении электронами с энергией 662 кэВ - 0,29; максимум спектра люминесценции 490 нм, диаметр и высота до 50 мм. Однако такой детектор непригоден для спектрометрии гамма-излучения и непригоден для регистрации тепловых нейтронов. A known detector [7], the sensor of which is a plastic scintillation detector SPS-T4A, designed to detect gamma radiation and fast neutrons. The detector has the following characteristics: the duration of a scintimpulse generated by a neutron or gamma ray is 8.5 ns; light output UESV (according to GOST 23077-78) when excited by electrons with an energy of 662 keV - 0.29; maximum luminescence spectrum 490 nm, diameter and height up to 50 mm. However, such a detector is unsuitable for gamma-ray spectrometry and unsuitable for detecting thermal neutrons.

Известен детектор надтепловых нейтронов [8], который содержит датчик тепловых нейтронов, защиту от тепловых нейтронов, окружающую этот датчик; замедлитель надтепловых нейтронов, которые проникают через защиту, с тем чтобы уже замедленные нейтроны легче поглощались счетчиком. Толщина замедлителя и отношение диаметра счетчика к внешнему диаметру замедлителя таковы, что максимальную скорость счета можно получить в случае, когда счетчик полностью заполняет внутренний диаметр защиты от тепловых нейтронов. Однако известный детектор [8] не позволяет регистрировать гамма-излучение и, соответственно, не позволяет обеспечить спектрометрию гамма-излучения. A known epithermal neutron detector [8], which contains a thermal neutron sensor, protection against thermal neutrons surrounding this sensor; epithermal neutron moderator, which penetrate the shield so that already decelerated neutrons are more easily absorbed by the counter. The thickness of the moderator and the ratio of the diameter of the counter to the outer diameter of the moderator are such that the maximum counting speed can be obtained when the counter completely fills the inner diameter of the thermal neutron shield. However, the known detector [8] does not allow detecting gamma radiation and, accordingly, does not allow spectrometry of gamma radiation.

Известен детектор, аналогичный детектору [7], для регистрации ионизирующего излучения по патенту США [9]. Детектор содержит датчик, в частности сцинтилляционный однокристальный датчик, чувствительный одновременно к нейтронам и гамма-лучам, и блок электронной обработки сигналов, включающий в себя электронную схему селекции для разделения сигналов (импульсов), генерируемых нейтронами и гамма-лучами. Однако любой однокристальный датчик не является оптимальным для одновременной регистрации нейтронов и гамма-лучей, поскольку не обладает достаточно высокой чувствительностью, избирательностью и необходимыми функциональными возможностями. Известный детектор [9] непригоден для спектрометрии гамма-излучения. A known detector, similar to the detector [7], for detecting ionizing radiation according to US patent [9]. The detector comprises a sensor, in particular a single-chip scintillation sensor that is sensitive to neutrons and gamma rays at the same time, and an electronic signal processing unit that includes an electronic selection circuit for separating signals (pulses) generated by neutrons and gamma rays. However, any single-chip sensor is not optimal for the simultaneous detection of neutrons and gamma rays, since it does not have a sufficiently high sensitivity, selectivity, and the necessary functionality. The known detector [9] is unsuitable for gamma-ray spectrometry.

Известен детектор [10], он содержит датчик и блок электронной обработки сигналов; датчик выполнен в виде последовательно соединенных сцинтилляционного кристалла Bi4Ge3O12, чувствительного к протонному, рентгеновскому, а также α-, β-, γ-излучениям, и световода, выполненного из органического сцинтиллирующего вещества на основе стильбена или пластмассы (СН)n, чувствительного к быстрым нейтронам, фотоэлектронного умножителя преобразующего световые вспышки (сцинтилляции) в электрические сигналы, а блок электронной обработки сигналов включает в себя схему временной селекции сцинтиимпульсов, поступающих в него от α-, β-, γ-сцинтиллятора Вi4Ge3O12 и от световода, сцинтиллирующего под действием быстрых нейтронов. Однако известный детектор [10] , будучи чувствителен к быстрым нейтронам, непригоден для регистрации тепловых нейтронов. Кроме того, устройство [10], в котором используются в качестве α-, β-, γ-сцинтиллятора ортогерманат висмута Вi4Ge3O12, не может обеспечить спектрометрический режим с высоким энергетическим разрешением. Энергетическое разрешение этих кристаллов обычно составляет 15 - 20%, тогда как у кристаллов NaI-Tl оно в 2-3 раза лучше и составляет 6 - 8%.Known detector [10], it contains a sensor and an electronic signal processing unit; the sensor is made in the form of a Bi 4 Ge 3 O 12 scintillation crystal connected in series, sensitive to proton, x-ray, as well as α, β, γ radiation, and a fiber made of an organic scintillating substance based on stilbene or plastic (CH) n sensitive to fast neutrons, a photomultiplier that converts light flashes (scintillations) into electrical signals, and the electronic signal processing unit includes a circuit for temporal selection of scintillation pulses coming from α-, β-, γ-s intillyatora Bi 4 Ge 3 O 12, and from the optical fiber scintillating by fast neutrons. However, the known detector [10], being sensitive to fast neutrons, is unsuitable for detecting thermal neutrons. In addition, the device [10], in which Bi 4 Ge 3 O 12 bismuth orthogermanate is used as an α, β, γ scintillator, cannot provide a spectrometric mode with high energy resolution. The energy resolution of these crystals is usually 15–20%, while in NaI-Tl crystals it is 2-3 times better and amounts to 6–8%.

Известны детекторы нейтронов [11], использующие реакцию захвата нейтрона (n, γ), сопровождающуюся излучением 3 или 4 γ-квантов с общей энергией приблизительно 4-8 МэВ. В частности, известен (n,γ)-детектор на основе жидкого сцинтиллятора, в который помещены пластинки поглощающего вещества, такого как кадмий [11] . Кадмий поглощает медленные нейтроны и испускает γ-кванты (реакция (n,γ)), которые вызывают световые вспышки в жидком сцинтилляторе. Известен также (n, γ)-детектор со сцинтиллятором NaI-Tl, окруженным чехлом из серебра (серебро имеет большой резонансный пик для реакции (n,γ)) [11]. Серебро эффективно поглощает нейтроны резонансных энергий вследствие реакции (n,γ) и испускает γ-кванты, которые регистрируются сцинтилляционным кристаллом NaI-Tl. Однако такие детекторы очень дороги из-за высокой стоимости кадмия и серебра, а детектор на базе NaI-Tl с чехлом из серебра не может регистрировать быстрые нейтроны. Known neutron detectors [11], using the neutron capture reaction (n, γ), accompanied by the emission of 3 or 4 γ-quanta with a total energy of approximately 4-8 MeV. In particular, a (n, γ) -detector based on a liquid scintillator is known, in which plates of an absorbing substance such as cadmium are placed [11]. Cadmium absorbs slow neutrons and emits γ-quanta (reaction (n, γ)), which cause light flashes in a liquid scintillator. A (n, γ) detector with a NaI-Tl scintillator surrounded by a silver cover is also known (silver has a large resonance peak for the (n, γ) reaction) [11]. Silver effectively absorbs neutrons of resonant energies due to the (n, γ) reaction and emits γ-quanta, which are detected by a NaI-Tl scintillation crystal. However, such detectors are very expensive due to the high cost of cadmium and silver, and a NaI-Tl based detector with a silver cover cannot detect fast neutrons.

Наиболее близким к заявляемому является устройство по патенту [12], которое содержит датчик и блок электронной обработки сигналов. Датчик выполнен в виде трех параллельно-последовательно соединенных сцинтилляторов: внешнего нейтронного сцинтиллятора, выполненного из чувствительного к быстрым нейтронам органического водородосодержащего вещества на основе пластмассы (СН)n или стильбена (сцинтиллятор с колодцем), и размещенного в нем (в колодце внешнего сцинтиллятора) сцинтилляционного кристалла NaI-Tl в стандартном контейнере, чувствительного к гамма-излучению, и внутреннего сцинтиллятора на основе 6Li-силикатного стекла, активированного церием, чувствительного к тепловым нейтронам, и фотоэлектронного умножителя, помещенных в единый корпус, а блок электронной обработки сигналов включает схему внутренней временной селекции сцинтиимпульсов от нейтроночувствительных сцинтилляторов и от гамма-чувствительного сцинтиллятора, а также спектрометрический анализатор для обработки сцинтиимпульсов от сцинтилляционного кристалла NaI-Tl. Внешний нейтронный сцинтиллятор (выполненный из водородосодержащего вещества, избирательно чувствительного к быстрым нейтронам и регистрирующего их по создаваемым ими световым вспышкам) одновременно является замедлителем быстрых нейтронов, причем толщина внешнего сцинтиллятора выбирается такой, чтобы нейтроны замедлялись до тепловых энергий. Тепловые же нейтроны регистрируются внутренним стеклянным сцинтиллятором, содержащим изотоп 6Li, за счет ядерной реакции 6Li(n, α)3Н: возникающая в результате этой реакции α-частица вызывает внутри сцинтиллятора световые вспышки. Внутренний нейтронный сцинтиллятор изготовлен из материала (стекла), прозрачного для световых вспышек, поступающих на фотоэлектронный умножитель от внешнего нейтронного сцинтиллятора и от размещенного в колодце кристалла NaI-Tl. Для этих вспышек он играет роль световода. Кристалл NaI-Tl ("утробный" сцинтиллятор) служит для регистрации гамма-квантов. Известное устройство работает в полях нейтронного и сопутствующего ему и требующего учета и спектрометрического анализа гамма-излучения. Когда нейтронное и гамма-излучение пройдет через чувствительные элементы (сцинтилляторы) датчика с ФЭУ, на блок электронной обработки информации будут поступать три группы сигналов, различающихся по длительности. Одна группа сигналов, связанная с быстрыми нейтронами, будет иметь малую длительность не выше 3-5 нс, вторая группа сигналов, связанная с регистрацией тепловых нейтронов, будет иметь длительность ~60 нс и, наконец, третья группа сигналов, обусловленная гамма-квантами, имеет длительность ~ 250 нс. Эти группы сигналов разделяются схемой временной селекции. Выделенная группа сигналов с длительностью 250 нс поступает на спектрометрический блок-анализатор, позволяющий определить спектр энергий регистрируемого гамма-излучения. Слабые дополнительные сигналы от гамма квантов, возникающие в водородосодержащем сцинтилляторе с длительностью 3 нс, легко дискриминируются. Таким образом, известное устройство обеспечивает счет нейтронов и спектрометрический анализ гамма-квантов.Closest to the claimed device is the patent [12], which contains a sensor and an electronic signal processing unit. The sensor is made in the form of three parallel-series-connected scintillators: an external neutron scintillator made of an organic hydrogen-sensitive substance based on plastic (SN) n or stilbene (scintillator with a well) sensitive to fast neutrons, and a scintillation detector (located in the well of an external scintillator) NaI-Tl crystal in a standard container, sensitive to gamma radiation, and internal scintillator based on 6 Li-silicate glass doped with cerium sensitive t pilaf neutrons, and a photomultiplier tube placed in a single body, and the electronic signal processing unit includes circuitry internal stsintiimpulsov neytronochuvstvitelnyh time selection of the scintillator and the gamma sensitive scintillators, and spectroscopic analyzer for processing stsintiimpulsov from the scintillation crystal NaI-Tl. An external neutron scintillator (made of a hydrogen-containing substance that is selectively sensitive to fast neutrons and detects them from light flashes created by them) is simultaneously a moderator of fast neutrons, and the thickness of the external scintillator is chosen so that the neutrons slow down to thermal energies. Thermal neutrons are detected by an internal glass scintillator containing the 6 Li isotope due to the nuclear reaction 6 Li (n, α) 3 H: the α-particle resulting from this reaction causes light flashes inside the scintillator. The internal neutron scintillator is made of a material (glass) that is transparent to light flashes coming to the photoelectron multiplier from an external neutron scintillator and from a NaI-Tl crystal located in the well. For these flashes, he plays the role of a fiber. The NaI-Tl crystal (uterine scintillator) is used to register gamma rays. The known device operates in the fields of neutron and accompanying it and requiring accounting and spectrometric analysis of gamma radiation. When neutron and gamma radiation passes through the sensitive elements (scintillators) of the sensor with PMT, three groups of signals with different durations will arrive at the electronic information processing unit. One group of signals associated with fast neutrons will have a short duration of no more than 3-5 ns, the second group of signals associated with the registration of thermal neutrons will have a duration of ~ 60 ns, and finally, the third group of signals due to gamma rays has duration ~ 250 ns. These signal groups are separated by a time selection circuit. A selected group of signals with a duration of 250 ns is fed to a spectrometric block analyzer, which allows one to determine the energy spectrum of the detected gamma radiation. Weak additional signals from gamma rays arising in a hydrogen-containing scintillator with a duration of 3 ns are easily discriminated. Thus, the known device provides neutron counting and spectrometric analysis of gamma rays.

Однако известное устройство по патенту [12] имеет недостаточно высокую надежность в эксплуатации в связи со сложностью обеспечения качественных оптических контактов трех параллельно-последовательно соединенных сцинтилляторов и имеет высокую стоимость, определяемую стоимостью компоненты датчика, ответственной за регистрацию тепловых нейтронов, т.е. стоимостью стекла с изотопом 6Li (до 50 долларов США за один грамм стекла). Кроме того, для ядер лития сечение взаимодействия σ для нейтронов тепловых энергий и резонансные интегралы взаимодействия I сравнительно невелики (в сравнении с таковыми, например, для ядер 10В, см. таблицу [13]). Для естественной смеси изотопов лития (содержащей и изотоп 6Li) при реакции поглощения ими нейтронов σ=70,5•10-24 см2 (70,5 барн), а I=32•10-24 см2 (32 барн). Непосредственно для изотопа 6Li σ=940 барн (реакция (n,α)), a I=425,5 барн. То есть известный детектор [12] не обеспечивает высокой эффективности регистрации тепловых нейтронов.However, the known device according to the patent [12] has insufficiently high operational reliability due to the difficulty of providing high-quality optical contacts of three parallel-series scintillators and has a high cost determined by the cost of the sensor component responsible for detecting thermal neutrons, i.e. the cost of glass with isotope 6 Li (up to 50 US dollars per gram of glass). In addition, for lithium nuclei, the interaction cross section σ for thermal energy neutrons and the resonance integrals of interaction I are relatively small (in comparison with those, for example, for 10 V nuclei, see table [13]). For a natural mixture of lithium isotopes (also containing the 6 Li isotope) in the neutron absorption reaction σ = 70.5 • 10 -24 cm 2 (70.5 barn), and I = 32 • 10 -24 cm 2 (32 barn). Directly for the isotope 6 Li, σ = 940 barn (reaction (n, α)), and I = 425.5 barn. That is, the known detector [12] does not provide high detection efficiency of thermal neutrons.

Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую эффективность регистрации как быстрых, так и тепловых нейтронов в счетном режиме, а также регистрацию гамма-излучения в спектрометрическом режиме с высоким энергетическим разрешением. Блок-схема заявляемого устройства приведена на чертеже. Заявляемое устройство содержит датчик и блок электронной обработки сигналов. Датчик выполнен в виде двух параллельно соединенных сцинтилляторов: внешнего нейтронного сцинтиллятора 1 из чувствительного к быстрым нейтронам органического водородосодержащего вещества на основе пластмассы (СН)n или стильбена (сцинтиллятор с колодцем) с чехлом из борсодержащего (нитрида или карбида бора) материала 2, размещенного в нем (в колодце внутреннего сцинтиллятора) чувствительного к гамма-излучению сцинтилляционного кристалла NaI-Tl 3 в стандартном контейнере, и в чувствительном к тепловым нейтронам чехле 4 из нитрида или карбида бора (естественная смесь изотопов бора или изотоп 105В) и фотоэлектронного умножителя 5, помещенных в единый корпус 6, блок электронной обработки сигналов 7 включает схему временной селекции сцинтиимпульсов от органического внешнего сцинтиллятора 1 и внутреннего неорганического сцинтиллятора 3, а также спектрометрический анализатор для обработки сцинтиимпульсов от гамма-сцинтилляционного кристалла NaI-Tl.The proposed device provides higher detection efficiency of both fast and thermal neutrons in the counting mode, as well as registration of gamma radiation in a spectrometric mode with high energy resolution. A block diagram of the inventive device is shown in the drawing. The inventive device comprises a sensor and an electronic signal processing unit. The sensor is made in the form of two scintillators connected in parallel: an external neutron scintillator 1 of an organic hydrogen-sensitive substance based on plastic (SN) n sensitive to fast neutrons or stilbene (a scintillator with a well) with a cover made of boron-containing (nitride or boron carbide) material 2 placed in it (in the well of the internal scintillator) of a gamma-radiation-sensitive scintillation crystal NaI-Tl 3 in a standard container, and in a case of thermal neutrons sensitive 4 of nitride or carbide boron (natural mixture of boron isotopes or isotope 10 5 V) and a photomultiplier 5, placed in a single body 6, block the electronic signal processing 7 includes circuitry stsintiimpulsov time selection from organic external scintillator 1 and the inner inorganic scintillator 3, and spectrometric analyzer for processing scintillation pulses from gamma scintillation crystal NaI-Tl.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемое устройство, наряду с регистрацией быстрых нейтронов (органическим сцинтиллятором 1), обеспечивает и эффективную регистрацию медленных нейтронов по реакции (n,α,γ) с помощью чехлов из борсодержащего материала. Первичные тепловые нейтроны от обнаруживаемого источника ДМ регистрируются по реакции (n,α,γ) с помощью чехла 2 из борсодержащего материала. Быстрые нейтроны регистрируются внешним нейтронным сцинтиллятором, выполненным из водородосодержащего вещества, избирательно чувствительного к быстрым нейтронам и регистрирующего их по создаваемым протонами отдачи световым вспышкам. Не все быстрые нейтроны (обычно не более 10%) регистрируются водородосодержащим сцинтиллятором. Чтобы они не "вышли из игры", водородосодержащее вещество используют в качестве замедлителя быстрых нейтронов. Причем размеры внешнего сцинтиллятора 1 выбираются такими, чтобы нейтроны замедлялись им до тепловых энергий. Далее тепловые нейтроны поглощаются ядрами бора, входящими в состав чехла 4, содержащего бор в виде естественной смеси изотопов или в виде изотопа 10В, и вступают в реакцию (n,α,γ): возникающие в результате этой реакции γ-кванты попадают в чувствительный к гамма-излучению сцинтиллятор NaI-Tl и вызывают внутри сцинтиллятора световые вспышки. Существенная новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что внутренний "утробный" сцинтиллятор NaI-Tl несет информацию как о гамма-составляющей, так и нейтронной компоненте излучения от источника ДМ. Кристалл-сцинтиллятор регистрирует несколько типов γ-квантов: регистрирует внешние γ-кванты, соответствующие измеряемому γ-полю, и внутренние γ-кванты, рожденные тепловыми нейтронами ((n, α,γ)-реакция) во внутреннем чехле из борсодержащего материала. Тепловые нейтроны первичного излучения регистрируются после их поглощения во внешнем чехле из борсодержащего материала по реакции (n,α,γ) с последующей регистрацией рождаемого в этой реакции γ-кванта как внешним сцинтиллятором из пластмассы или стильбена, так и внутренним NaI-Tl-сцинтиллятором.The essence of the invention lies in the fact that the proposed device, along with the registration of fast neutrons (organic scintillator 1), provides efficient registration of slow neutrons by the reaction (n, α, γ) using covers made of boron-containing material. Primary thermal neutrons from a detected DM source are detected by the reaction (n, α, γ) using a case 2 made of boron-containing material. Fast neutrons are detected by an external neutron scintillator made of a hydrogen-containing substance that is selectively sensitive to fast neutrons and registers them with the help of light bursts created by recoil protons. Not all fast neutrons (usually not more than 10%) are detected by a hydrogen-containing scintillator. So that they do not "get out of the game," a hydrogen-containing substance is used as a moderator of fast neutrons. Moreover, the dimensions of the external scintillator 1 are chosen such that the neutrons are slowed down by them to thermal energies. Next, thermal neutrons are absorbed by the boron nuclei, which are part of the sheath 4, containing boron in the form of a natural mixture of isotopes or in the form of a 10 V isotope, and enter the reaction (n, α, γ): γ-quanta resulting from this reaction fall into the sensitive gamma radiation scintillator NaI-Tl and cause light flashes inside the scintillator. A significant novelty of the invention lies in the fact that the internal "uterine" scintillator NaI-Tl carries information about both the gamma component and the neutron component of the radiation from the DM source. A crystal scintillator registers several types of gamma quanta: it registers external gamma quanta corresponding to the measured gamma field, and internal gamma quanta generated by thermal neutrons ((n, α, γ) reaction) in an inner case made of boron-containing material. The thermal neutrons of the primary radiation are detected after they are absorbed in an outer case of boron-containing material by the reaction (n, α, γ), followed by registration of the γ-quantum generated in this reaction with both an external plastic or stilbene scintillator and an internal NaI-Tl scintillator.

Устройство работает в полях нейтронного (быстрые и тепловые нейтроны) и сопутствующего ему и требующего учета и спектрометрического анализа гамма-излучения следующим образом. Под действием быстрых нейтронов, попадающих в объем внешнего сцинтиллятора (из стильбена или прозрачной пластмассы (СН)n), в нем возникают световые вспышки с длиной волны излучения 400-420 нм с длительностью до 2-3 нс. Эти световые вспышки, создаваемые быстрыми нейтронами, поступают через оптический контакт на фотокатод ФЭУ, создавая на его выходе электрические импульсы длительностью 2-3 нс. Быстрые нейтроны, проходя через внешний нейтронный сцинтиллятор, вследствие столкновения с ядрами водорода и последующей ионизации среды несут радиационные потери частично в виде световых вспышек (благодаря чему они и регистрируются). Однако они теряют свою энергию в основном не за счет этих световых вспышек, а за счет столкновений с ядрами водорода, входящего в состав сцинтилляционного материала, при этом они замедляются, но не выбывают "из игры", а регистрируются как тепловые нейтроны по реакции (n,α,γ). Толщина внешнего сцинтиллятора, играющего одновременно роль замедлителя быстрых нейтронов, выбирается такой, чтобы быстрые нейтроны перед попаданием в чехол (из борсодержащего материала), окружающий внутренний кристалл NaI-Tl, были замедлены до тепловых энергий. Тепловые нейтроны поступают в чехол 4, имеющий в своем составе ядра бора в виде естественной смеси изотопов (всегда содержащей значительный процент изотопа 10В) или в виде изотопа 10В. Ядра 10В обеспечивают (см. таблицу) высокую эффективность захвата тепловых нейтронов с сечением взаимодействия σ= 767 барн для естественной смеси изотопов (что в 10 раз выше, чем в известном детекторе [11], где тепловые нейтроны регистрировались за счет реакции (n,α) ядрами 6Li). Реакция (n, α,γ) на ядрах 10В идет в две стадии. На первой стадии (1) вследствие реакции (n,α) образуются ядра 7Li и α-частица, причем часть ядер 7Li образуется в возбужденном состоянии [14]. α-Частица поглощается в чехле без регистрационных последствий (чехол непрозрачен и сцинтилляций под действием α-частицы в нем не происходит). Вторая стадия (2) реакции (n,α,γ) состоит в том, что возбужденное ядро 7Li переходит в основное состояние с испусканием γ-кванта с энергией ~0,48 МэВ [14]. Этот γ-квант попадает в сцинтиллятор NaI-Tl и регистрируется в нем благодаря производимым им световым вспышкам (сцинтилляциям). В формульном представлении реакция (n, α,γ) имеет вид

Figure 00000002

а затем через ~10-13 с
(2) 7 3 Li * (возб.сост.) _→ 7 3 Li(осн.сост.)
с испусканием γ-кванта с энергией 0,48 МэВ.The device operates in the fields of neutron (fast and thermal neutrons) and its attendant and requiring accounting and spectrometric analysis of gamma radiation as follows. Under the action of fast neutrons falling into the volume of an external scintillator (from stilbene or transparent plastic (SN) n ), light flashes appear in it with a radiation wavelength of 400-420 nm with a duration of up to 2-3 ns. These light flashes created by fast neutrons pass through an optical contact to the photomultiplier photomultiplier, creating electrical pulses of 2-3 ns duration at its output. Fast neutrons passing through an external neutron scintillator, due to collisions with hydrogen nuclei and subsequent ionization of the medium, suffer radiation losses partially in the form of light flashes (due to which they are recorded). However, they lose their energy mainly not due to these light flashes, but due to collisions with the nuclei of hydrogen, which is part of the scintillation material, while they slow down, but do not drop out of the game, but are recorded as thermal neutrons by the reaction (n , α, γ). The thickness of the external scintillator, which simultaneously plays the role of a moderator of fast neutrons, is chosen such that fast neutrons, before falling into the cover (made of boron-containing material) surrounding the internal NaI-Tl crystal, are slowed down to thermal energies. Thermal neutrons enter the cover 4 having in its composition in the form of a natural isotopic mixture of boron nucleus (always contains a significant percentage of isotope 10 B) or in the form of an isotope 10 C. The cores 10 provided (see. Table) high efficiency of thermal neutron capture cross section interactions σ = 767 barn for a natural mixture of isotopes (which is 10 times higher than in the well-known detector [11], where thermal neutrons were detected due to the reaction (n, α) by 6 Li nuclei). The reaction (n, α, γ) on 10 V nuclei proceeds in two stages. At the first stage (1), due to the reaction (n, α), 7 Li nuclei and an α-particle are formed, with some of the 7 Li nuclei being formed in the excited state [14]. The α-particle is absorbed in the cover without registration consequences (the cover is opaque and scintillation does not occur under the action of the α-particle in it). The second stage (2) of the reaction (n, α, γ) consists in the fact that the excited 7 Li nucleus goes into the ground state with the emission of a γ quantum with an energy of ~ 0.48 MeV [14]. This γ-quantum enters the NaI-Tl scintillator and is recorded in it due to light flashes (scintillations) produced by it. In the formula representation, the reaction (n, α, γ) has the form
Figure 00000002

and then after ~ 10 -13 s
(2) 7 3 Li * (exc. status) _ → 7 3 Li (main condition)
with the emission of a γ-ray with an energy of 0.48 MeV.

γ-Кванты имеют 4π-распределение (т. е. испускаются сферически симметрично). Такие гамма-кванты поступают не только в кристалл NaI-Tl, но и во внешний органический сцинтиллятор. Однако эффективность их регистрации внешним органическим сцинтиллятором из-за его малого атомного номера намного меньше, чем таковая для NaI-Tl сцинтиллятора, и они легко дискриминируются при анализе. γ-quanta have a 4π distribution (i.e., they are emitted spherically symmetrically). Such gamma rays arrive not only in the NaI-Tl crystal, but also in an external organic scintillator. However, the efficiency of their registration with an external organic scintillator due to its small atomic number is much lower than that for the NaI-Tl scintillator, and they are easily discriminated in the analysis.

Тепловые нейтроны, присутствующие в первичном потоке нейтронов от делящихся материалов, поступая в детектор, непосредственно взаимодействуют с борсодержащим материалом внешнего чехла 2 (взаимодействуют в конечном итоге с ядрами 10В). Происходит описанная выше реакция (n,α,γ) с выходом γ-квантов с энергией 0,48 МэВ. Эти γ-кванты регистрируются в основном внутренним "утробным" неорганическим сцинтиллятором и частично (с меньшей вероятностью) внешним органическим сцинтиллятором, создавая в них световые вспышки, которые с помощью ФЭУ преобразуются в электрические импульсы и анализируются с помощью спектрометрической схемы блока электронной обработки сигналов, позволяющего подчитать плотность потока тепловых нейтронов в первичном нейтронном пучке, создаваемом делящимися материалами, подлежащими обнаружению.Thermal neutrons present in the primary neutron flux from fissile materials entering the detector interact directly with the boron-containing material of the outer sheath 2 (they ultimately interact with 10 V nuclei). The above reaction (n, α, γ) occurs with the release of γ-quanta with an energy of 0.48 MeV. These γ-quanta are recorded mainly by the internal “uterine” inorganic scintillator and partially (less likely) by the external organic scintillator, creating light flashes in them, which are converted into electrical impulses using a photomultiplier and are analyzed using the spectrometric scheme of the electronic signal processing unit, which allows calculate the thermal neutron flux density in the primary neutron beam created by fissile materials to be detected.

Первичные γ-кванты (жесткой части спектра 0,5-3 МэВ), испускаемые источником излучения (ДМ или РВ), подлежащим обнаружению и идентификации, легко проникают через тонкие стенки корпуса детектора, через внешний чехол и через сам водородосодержащий материал внешнего сцинтиллятора и регистрируются в основном с помощью входящего в состав датчика тяжелого кристалла NaI-Tl, размещенного в колодце ("утробе") внешнего сцинтиллятора. Гамма-кванты вызывают в кристалле NaI-Tl световые вспышки с длинной волны 410 нм и длительностью τ=250 нс. Эти световые вспышки через оптический контакт поступают на фотокатод ФЭУ, создавая на его выходе электрические импульсы, длительностью 250 нс. Первичные γ-кванты, особенно γ-кванты мягкой области спектра 0,4-0,5 МэВ, частично регистрируются и внешним органическим сцинтиллятором. Однако электрические импульсы, создаваемые последним, при длительности 3-5 нс имеют в несколько раз меньшую амплитуду (их число невелико) в отличие от таковых, создаваемых кристаллом NaI-Tl. Primary γ-quanta (of the hard part of the spectrum of 0.5-3 MeV) emitted by a radiation source (DM or PB) to be detected and identified easily penetrate through the thin walls of the detector body, through the outer case and through the hydrogen-containing material of the external scintillator and are recorded mainly with the help of the NaI-Tl heavy crystal sensor, which is located in the well ("womb") of the external scintillator. Gamma rays cause light flashes in a NaI-Tl crystal with a wavelength of 410 nm and a duration of τ = 250 ns. These light flashes through an optical contact enter the photocathode of the PMT, creating electric pulses with a duration of 250 ns at its output. Primary γ-quanta, especially γ-quanta of the soft region of the spectrum of 0.4-0.5 MeV, are partially recorded by an external organic scintillator. However, the electric pulses generated by the latter, with a duration of 3-5 ns, have a several times smaller amplitude (their number is small), unlike those generated by a NaI-Tl crystal.

Таким образом, когда нейтронное и гамма-излучение провзаимодействует с чувствительными элементами датчика, на блок электронной обработки сигналов с ФЭУ поступает несколько основных групп сигналов, различных по длительности и амплитуде. Одна группа сигналов, создаваемая быстрыми нейтронами, имеет малую длительность, не выше 3-5 нс, и достаточно высокую амплитуду, это сигналы от органического сцинтиллятора. Эффективность регистрации быстрых нейтронов пластиком или кристаллом стильбена зависит от их размеров (чем больше размеры, тем выше эффективность, - до определенных пределов) и колеблется в пределах 5-20% и выше. То есть значительная доля быстрых нейтронов не регистрируется органическим сцинтиллятором. Однако незарегистрированные быстрые нейтроны не "выбывают из игры", они замедляются водородосодержащим веществом, подготавливаются для дальнейшей регистрации по реакции (n,α,γ) на ядрах бора. Гамма-кванты при этом регистрируются в основном кристаллом NaI-Tl, что образует вторую группу сигналов длительностью 250 нс, легко выделяемую спектрометрическим трактом в "окне энергий", соответствующем энергии 0,48 МэВ. Такая обработка анализируемого гамма-нейтронного поля повышает эффективность регистрации нейтронов до 30% и выше (при достаточно больших размерах пластикового детектора). В эту же группу сигналов, но меньшей амплитуды в слегка смещенном "окне" 0,48 МэВ, попадают и сигналы, создаваемые первичными тепловыми нейтронами от источника, после их взаимодействия с ядрами бора в чехле 2, окружающем органический сцинтиллятор. Thus, when neutron and gamma radiation interacts with the sensitive elements of the sensor, several basic groups of signals of different duration and amplitude are fed to the electronic signal processing unit with a PMT. One group of signals created by fast neutrons has a short duration, not higher than 3-5 ns, and a sufficiently high amplitude, these are signals from an organic scintillator. The efficiency of detecting fast neutrons with a plastic or stilbene crystal depends on their size (the larger the size, the higher the efficiency, up to certain limits) and varies between 5-20% and higher. That is, a significant fraction of fast neutrons is not detected by an organic scintillator. However, unregistered fast neutrons are not “dropped out of the game”, they are slowed down by a hydrogen-containing substance, and are prepared for further registration by the reaction (n, α, γ) on boron nuclei. In this case, gamma quanta are mainly recorded by a NaI-Tl crystal, which forms the second group of signals with a duration of 250 ns, which is easily emitted by the spectrometric path in the “energy window” corresponding to an energy of 0.48 MeV. Such processing of the analyzed gamma-neutron field increases the efficiency of neutron detection up to 30% and higher (with a sufficiently large size plastic detector). Signals created by primary thermal neutrons from the source, after their interaction with boron nuclei in the case 2 surrounding the organic scintillator, also fall into the same group of signals, but of smaller amplitude in a slightly shifted “window” of 0.48 MeV.

Третья группа сигналов длительностью 250 нс создается неорганическим сцинтиллятором NaI-Tl, регистрирующим первичное гамма-излучение от источников (ДМ или РВ). Эта группа сигналов отличается широким спектром амплитуд. Спектрометрический режим блока электронной обработки сигналов позволяет провести анализ амплитуд импульсов и идентифицировать источники γ-излучения. The third group of signals with a duration of 250 ns is created by an inorganic NaI-Tl scintillator that registers primary gamma radiation from sources (DM or PB). This group of signals has a wide range of amplitudes. The spectrometric mode of the electronic signal processing unit makes it possible to analyze the amplitudes of the pulses and identify the sources of γ-radiation.

Четвертая группа сигналов длительностью 3-5 нс соответствует как первичным, так и вторичным (вследствие реакции (n,α,γ)) гамма-квантам, вызвавшим световые вспышки в органическом сцинтилляторе. При необходимости эта группа сигналов легко дискриминируется. The fourth group of signals with a duration of 3-5 ns corresponds to both primary and secondary (due to the (n, α, γ) reaction) gamma rays that caused light flashes in an organic scintillator. If necessary, this group of signals is easily discriminated.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает счет нейтронов широкого спектра энергий как быстрых, так и тепловых с повышенной эффективностью, обеспечивает регистрацию и спектрометрический анализ гамма-квантов. Thus, the proposed device provides a neutron count of a wide range of energies, both fast and thermal, with increased efficiency, provides registration and spectrometric analysis of gamma rays.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является дешевизна чувствительного к тепловым нейтронам материалам - бора: бор в сотни раз дешевле серебра, кадмия или изотопа лития-7, применяемых ранее в детекторах нейтронов [11]. An additional advantage of the proposed device is the low cost of heat-sensitive neutron materials - boron: boron is hundreds of times cheaper than silver, cadmium or lithium-7 isotope, previously used in neutron detectors [11].

ЛИТЕРАТУРА
1. Акимов Ю.К. Сцинтилляционные методы регистрации частиц больших энергий. Изд. МГУ, Москва, 1963.
LITERATURE
1. Akimov Yu.K. Scintillation methods for detecting high-energy particles. Ed. Moscow State University, Moscow, 1963.

2. Прибор для измерения нейтронов и гамма-лучей. Патент США 4483808, G 01 T 3/06, 1984. 2. A device for measuring neutrons and gamma rays. U.S. Patent 4,483,808, G 01 T 3/06, 1984.

3. Патент РФ 2142147, G 01 T 1/20 от 24.09.1997. 3. RF patent 2142147, G 01 T 1/20 from 09.24.1997.

4. Селективный детектор нейтронов. Патент США 3688118, G 01 T 1/00, 1/20, 1972. 4. Selective neutron detector. U.S. Patent 3,688,118, G 01 T 1/00, 1/20, 1972.

5. Детектор нескольких излучений. Заявка ЕВП (ЕР) 0311503, G 01 T 1/00, 1/20, 1989. 5. Multiple radiation detector. Application EPP (EP) 0311503, G 01 T 1/00, 1/20, 1989.

6. Иванов В.И. Курс дозиметрии. - М.: Энергоатомиздат, 1988, 399 с. 6. Ivanov V.I. Dosimetry course. - M.: Energoatomizdat, 1988, 399 p.

7. Пластмассовый сцинтилляционный детектор СПС-Т4А Сухуми. Рекламный листок Сухумского физико-технического института, 1990 (копия прилагается). 7. Plastic scintillation detector SPS-T4A Sukhumi. Leaflet of the Sukhumi Institute of Physics and Technology, 1990 (copy attached).

8. Детектор надтепловых нейтронов. Патент США 4241253, G 01 T 3/00, 1980. 8. The epithermal neutron detector. U.S. Patent 4,241,253, G 01 T 3/00, 1980.

9. Прибор для измерения нейтронов и гамма-лучей. Патент США 4482808, G 01 T 3/06, 1984. 9. A device for measuring neutrons and gamma rays. U.S. Patent 4,482,808, G 01 T 3/06, 1984.

10. Детектор для регистрации ионизирующих излучений. Патент РФ 2088952, опубл. от 27.08.97, Бюл. 24. 10. A detector for detecting ionizing radiation. RF patent 2088952, publ. from 08.27.97, Bull. 24.

11. Прайс В. Регистрация ядерного излучения. ИИЛ. М., 1960, 464 с. 11. Price V. Registration of nuclear radiation. IIL. M., 1960, 464 p.

12. Патент РФ 2143711, G 01 T 1/20, 3/00 от 27.12.1999. 12. RF patent 2143711, G 01 T 1/20, 3/00 dated 12/27/1999.

13. Машкович В.П., Кудрявцева Л.В. Защита от ионизирующих излучений. -М. : Энергоатомиздат, 1995. 494 с. 13. Mashkovich V.P., Kudryavtseva L.V. Protection against ionizing radiation. -M. : Energoatomizdat, 1995.494 s.

14. Knoll G.F. Radiation Detection and Measurement. John Wiley and Sons. - N-Y. p.483. 14. Knoll G.F. Radiation Detection and Measurement. John Wiley and Sons. - N-Y. p. 483.

Claims (2)

1. Сцинтилляционный детектор нейтронного и гамма-излучения, содержащий датчик, включающий размещенные в едином корпусе внешний нейтронный сцинтиллятор, выполненный из чувствительного к быстрым нейтронам водородосодержащего вещества на основе пластмассы (СН)n или стильбена, внутренний чувствительный к гамма-излучению сцинтиллятор NaI-Tl, размещенный в колодце внешнего сцинтиллятора, фотоэлектронный умножитель, и блок электронной обработки сигналов, включающий схему временной селекции и спектрометрический анализатор сцинтиимпульсов, отличающийся тем, что датчик дополнительно содержит два чехла из борсодержащего материала, обеспечивающих реакцию (n, α, γ), причем первый чехол охватывает внешний органический сцинтиллятор, а второй чехол охватывает контейнер внутреннего сцинтиллятора NaI-Tl и расположен в колодце внешнего сцинтиллятора.1. A neutron and gamma radiation scintillation detector, comprising a sensor including an external neutron scintillator located in a single housing made of a hydrogen-sensitive substance based on plastic (CH) n or stilbene sensitive to fast neutrons, and an internal gamma-sensitive NaI-Tl scintillator located in the well of an external scintillator, a photoelectronic multiplier, and an electronic signal processing unit, including a temporary selection circuit and a spectrometric analyzer of scintillation pulses, about Leach in that the sensor further comprises two cover of a boron-containing material providing the reaction (n, α, γ), wherein the first outer cover includes an organic scintillator, and the second case covers the internal container scintillator NaI-Tl located in the well and the external scintillator. 2. Детектор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве борсодержащего материала для чехлов используют нитрид или карбид бора, при этом толщину чехлов из борсодержащего материала выбирают достаточной для полного поглощения тепловых нейтронов. 2. The detector according to claim 1, characterized in that boron nitride or carbide is used as the boron-containing material for the covers, while the thickness of the covers from the boron-containing material is selected sufficient to completely absorb thermal neutrons.
RU2000128441A 2000-11-13 2000-11-13 Scintillation detector of neutron and gamma radiation RU2189057C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128441A RU2189057C2 (en) 2000-11-13 2000-11-13 Scintillation detector of neutron and gamma radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128441A RU2189057C2 (en) 2000-11-13 2000-11-13 Scintillation detector of neutron and gamma radiation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2189057C2 true RU2189057C2 (en) 2002-09-10

Family

ID=20242095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000128441A RU2189057C2 (en) 2000-11-13 2000-11-13 Scintillation detector of neutron and gamma radiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2189057C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494416C2 (en) * 2008-03-24 2013-09-27 Токуяма Корпорейшн Scintillator for detecting neutrons and neutron detector
RU2586383C1 (en) * 2015-04-13 2016-06-10 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Device for neutron spectrometry
CN106324656A (en) * 2015-06-30 2017-01-11 中国辐射防护研究院 Neutron-sensitive substance plutonium-doped plastic scintillator and thermal neutron measurement method thereof
CN107966727A (en) * 2017-11-27 2018-04-27 中核控制系统工程有限公司 A kind of neutron composite detecting device
CN108802794A (en) * 2018-05-23 2018-11-13 中国原子能科学研究院 A kind of radioactive activity transmits measuring device and its activity measurement method
CN109143316A (en) * 2017-06-16 2019-01-04 中国辐射防护研究院 The neutron detection method and apparatus of gamma-rays interference is reduced using NaI (TI) scintillator
ES2736958A1 (en) * 2019-07-11 2020-01-09 Centro De Investig Energeticas Medioambientales Y Tecnologicas Ciemat SYSTEM FOR THE DETECTION OF A BOAT WITH NUCLEAR PROPULSION AND AUTONOMOUS VEHICLE THAT UNDERSTANDS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
WO2020014765A1 (en) 2018-07-17 2020-01-23 Polimaster Ltd. Gamma and neutron radiation detection unit

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494416C2 (en) * 2008-03-24 2013-09-27 Токуяма Корпорейшн Scintillator for detecting neutrons and neutron detector
RU2586383C1 (en) * 2015-04-13 2016-06-10 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Device for neutron spectrometry
CN106324656A (en) * 2015-06-30 2017-01-11 中国辐射防护研究院 Neutron-sensitive substance plutonium-doped plastic scintillator and thermal neutron measurement method thereof
CN109143316A (en) * 2017-06-16 2019-01-04 中国辐射防护研究院 The neutron detection method and apparatus of gamma-rays interference is reduced using NaI (TI) scintillator
CN109143316B (en) * 2017-06-16 2023-09-15 中国辐射防护研究院 Neutron detection method and equipment for reducing gamma-ray interference by utilizing NaI (TI) scintillator
CN107966727A (en) * 2017-11-27 2018-04-27 中核控制系统工程有限公司 A kind of neutron composite detecting device
CN108802794A (en) * 2018-05-23 2018-11-13 中国原子能科学研究院 A kind of radioactive activity transmits measuring device and its activity measurement method
WO2020014765A1 (en) 2018-07-17 2020-01-23 Polimaster Ltd. Gamma and neutron radiation detection unit
ES2736958A1 (en) * 2019-07-11 2020-01-09 Centro De Investig Energeticas Medioambientales Y Tecnologicas Ciemat SYSTEM FOR THE DETECTION OF A BOAT WITH NUCLEAR PROPULSION AND AUTONOMOUS VEHICLE THAT UNDERSTANDS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6876711B2 (en) Neutron detector utilizing sol-gel absorber and activation disk
US7582880B2 (en) Neutron detector using lithiated glass-scintillating particle composite
US7388206B2 (en) Pulse shape discrimination method and apparatus for high-sensitivity radioisotope identification with an integrated neutron-gamma radiation detector
US7288771B2 (en) Fiber optic thermal/fast neutron and gamma ray scintillation detector
RU2501040C2 (en) Apparatus and method for detecting neutrons using neutron-absorbing calorimetric gamma detectors
AU2007267904B2 (en) Neutron and gamma ray monitor
RU2502088C2 (en) Apparatus and method for neutron detection by capture-gamma calorimetry
US8436315B1 (en) Compact thermal neutron monitor
US20050023479A1 (en) Neutron and gamma ray monitor
US10670739B2 (en) Gamma radiation and neutron radiation detector
RU2189057C2 (en) Scintillation detector of neutron and gamma radiation
RU2663683C1 (en) Method for registration of neutrons and device for its implementation
RU2143711C1 (en) Detector for registration of ionizing radiation
RU105474U1 (en) DETECTOR FOR REGISTRATION OF IONIZING RADIATIONS
JP2012242369A (en) Radiation detector
RU2259573C1 (en) Scintillation detector for fast and thermal neutrons
Wengrowicz et al. Neutron detection module based on Li-glass scintillator and array of SiPMs
RU2158011C2 (en) Neutron and gamma-ray recording detector
RU2308740C1 (en) Method of detecting source of penetrating radiation
RU2347241C1 (en) Detector for recording of ionising radiation
RU2272301C1 (en) Scintillating neutron detector
RU119131U1 (en) SCINTILLATION DETECTOR OF ELECTRONS AND BETA RADIATION
RU2231809C2 (en) Detector of neutron-and gamma-radiations
RU2412453C2 (en) Scintillation counter of neutrons
Tancioni et al. Gamma dose rate monitoring using a Silicon Photomultiplier-based plastic scintillation detector