RU2570588C2 - Neutron detector - Google Patents

Neutron detector Download PDF

Info

Publication number
RU2570588C2
RU2570588C2 RU2013150176/28A RU2013150176A RU2570588C2 RU 2570588 C2 RU2570588 C2 RU 2570588C2 RU 2013150176/28 A RU2013150176/28 A RU 2013150176/28A RU 2013150176 A RU2013150176 A RU 2013150176A RU 2570588 C2 RU2570588 C2 RU 2570588C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
neutron detector
neutron
spectroscopic
composite
spectrum
Prior art date
Application number
RU2013150176/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013150176A (en
Inventor
Василий Иванович Мухин
Юрий Юрьевич Гнездилов
Original Assignee
Василий Иванович Мухин
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 Василий Иванович Мухин filed Critical Василий Иванович Мухин
Priority to RU2013150176/28A priority Critical patent/RU2570588C2/en
Publication of RU2013150176A publication Critical patent/RU2013150176A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2570588C2 publication Critical patent/RU2570588C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measuring devices of neutron radiation by means of scintillation detectors. A neutron detector includes a housing, in which an arrangement is made for a composite scintillator, spectrum displacement fibres, the absorption spectrum of which is located in the flashing spectrum area of the composite oscillator, and at least one photoreceiver to which end faces of spectrum displacement fibres are optically connected, with that, the composite oscillator is made in the form of individual granules that are located at least in one layer around the spectrum displacement fibres.
EFFECT: improving neutron recording efficiency.
6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измерения нейтронного излучения с помощью сцинтилляционных детекторов. Основная область применения предлагаемого детектора нейтронов - это регистрация быстрых и тепловых нейтронов в смешанных полях гамма и нейтронного излучения для целей ядерной безопасности, изучения широких атмосферных ливней и режекции электронных и адронных ливней на исследовательских космических станциях. Указанные области применения детектора нейтронов требуют создания детекторов с большой чувствительной поверхностью, высоким быстродействием и низкой чувствительностью к гамма-излучению. Поэтому известные детекторы нейтронов на основе монокристаллов не могут быть использованы для решения поставленных задач.The invention relates to devices for measuring neutron radiation using scintillation detectors. The main field of application of the proposed neutron detector is the registration of fast and thermal neutrons in mixed gamma and neutron radiation fields for nuclear safety purposes, the study of extensive air showers, and the rejection of electron and hadron showers at research space stations. These applications of the neutron detector require the creation of detectors with a large sensitive surface, high speed and low sensitivity to gamma radiation. Therefore, the known single-crystal neutron detectors cannot be used to solve the problems posed.

1. Уровень техники.1. The prior art.

Современные технологии в принципе позволяют создать детекторы тепловых нейтронов с большой чувствительной поверхностью на основе счетчиков, содержащих газы 3He и BF3. Однако такие детекторы имеют низкое быстродействие, обусловленное медленным дрейфом электронов, которые вызваны ионизацией газа заряженными частицами, образующимися в результате ядерных реакций при взаимодействии тепловых нейтронов с изотопами 3He и 10B. Другим недостатком указанных газоразрядных детекторов является дефицит 3He, вызванный сокращением производства ядерного оружия [1].Modern technologies in principle make it possible to create thermal neutron detectors with a large sensitive surface based on counters containing 3 He and BF 3 gases. However, such detectors have a low speed due to the slow drift of electrons, which are caused by ionization of the gas by charged particles resulting from nuclear reactions during the interaction of thermal neutrons with the 3 He and 10 B isotopes. Another disadvantage of these gas-discharge detectors is a 3 He deficiency caused by a reduction in nuclear production weapons [1].

Известен детектор нейтронов, в цилиндрическом корпусе которого размещен цилиндрический световод из оргстекла с соотношением диаметра к длине от 1:8 до 1:24 [2]. На боковую поверхность световода нанесен слой композиционного сцинтиллятора, выполненного в виде смеси ZnS(Ag) с изотопом 10B. Сбор света сцинтилляций осуществляется фотоумножителями, оптически соединенными с торцами световода. Недостатком указанного детектора является низкая эффективность регистрации тепловых нейтронов вследствие тонкого слоя композиционного сцинтиллятора, который имеет низкую прозрачность к собственному излучению.Known neutron detector, in the cylindrical body of which is placed a cylindrical fiberglass made of organic glass with a ratio of diameter to length from 1: 8 to 1:24 [2]. A layer of a composite scintillator made in the form of a mixture of ZnS (Ag) with the 10 B isotope is deposited on the side surface of the fiber. The scintillation light is collected by photomultipliers optically connected to the ends of the fiber. The disadvantage of this detector is the low detection efficiency of thermal neutrons due to the thin layer of a composite scintillator, which has a low transparency to its own radiation.

Известен детектор нейтронов, содержащий корпус в виде параллелепипеда, в котором размещены два сцинтилляционных экрана, выполненных из композиционного сцинтиллятора путем прессования смеси ZnS(Ag) с LiF, обогащенного изотопом 6Li со степенью обогащения до 95%, и полиметилметакрилата [3].Known neutron detector, containing a casing in the form of a parallelepiped, in which two scintillation screens are placed made of a composite scintillator by pressing a mixture of ZnS (Ag) with LiF enriched in 6 Li isotope with an enrichment degree of up to 95% and polymethyl methacrylate [3].

Сбор света сцинтилляций с поверхностей экранов осуществляется с помощью спектросмещающей пластины, на торцах которой установлены фотоумножители. Указанная конструкция детектора не позволяет эффективно собрать световое излучение, перевысвеченное пластиной из-за неэффективного использования площади фотокатода фотоумножителей.The scintillation light is collected from the surfaces of the screens using a spectroscopic plate, at the ends of which photomultipliers are installed. The indicated detector design does not allow to efficiently collect light radiation overexposed by the plate due to inefficient use of the photocathode photocathode area.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является детектор нейтронов, содержащий корпус в виде параллелепипеда, в котором размещен сцинтилляционный экран, выполненный из композиционного сцинтиллятора путем прессования смеси ZnS(Ag) с LiF, обогащенного изотопом 6Li со степенью обогащения до 95%, и полиметилметакрилата [4]. Торцы волокон оптически соединены с двумя фотоумножителями. Применение поликристаллического сцинтиллятора ZnS(Ag) обусловлено его уникальными сцинтилляционными характеристиками: высокой конверсионной эффективностью, достигающей 20-25%, высокой эффективностью регистрации α-излучения (α/β~1), высоким световыходом до 160000 фотонов/МэВ. Сбор света сцинтилляций с поверхностей экрана осуществляется с помощью спектросмещающих волокон, размещенных вплотную друг к другу на каждой поверхности как показано.The closest technical solution adopted for the prototype is a neutron detector containing a parallelepiped housing, which houses a scintillation screen made of a composite scintillator by pressing a mixture of ZnS (Ag) with LiF enriched in 6 Li isotope with an enrichment degree of up to 95%, and polymethyl methacrylate [4]. The ends of the fibers are optically coupled to two photomultipliers. The use of the ZnS (Ag) polycrystalline scintillator is due to its unique scintillation characteristics: high conversion efficiency, reaching 20-25%, high detection efficiency of α radiation (α / β ~ 1), high light output of up to 160,000 photons / MeV. The scintillation light is collected from the surfaces of the screen using spectroscopic fibers placed close to each other on each surface as shown.

На фиг.1 представлена конструкция указанного детектора нейтронов, который содержит: корпус 1, экран из композиционного сцинтиллятора 2, спектросмещающие световоды 3. Figure 1 presents the design of the specified neutron detector, which contains: a housing 1, a screen of a composite scintillator 2, spectroscopic optical fibers 3.

На фиг.2 приведен спектр высвечивания ZnS(Ag) с максимальной длиной волны 460 нм. Figure 2 shows the emission spectrum of ZnS (Ag) with a maximum wavelength of 460 nm.

На фиг.3 представлены спектры поглощения 1 и высвечивания 2 спектросмещающего волокна Y-8 фирмы Kuraray [5]. Figure 3 presents the absorption spectra 1 and emission 2 spectroscopic fiber Y-8 company Kuraray [5].

Как видно из графиков, представленных на фиг.2 и 3, спектр поглощения спектросмещающих волокон находится в области спектра высвечивания композиционного сцинтиллятора, в данном случае ZnS(Ag). Свет сцинтилляций, попадая на спектросмещающее волокно, переизлучается в более длинноволновую область и регистрируется фотоумножителями. Использование гибких спектросмещающих волокон позволяет эффективно собирать свет сцинтилляций с большой поверхности на фотокатоды фотоумножителей.As can be seen from the graphs presented in figures 2 and 3, the absorption spectrum of the spectroscopic fibers is in the region of the emission spectrum of the composite scintillator, in this case ZnS (Ag). Scintillation light, incident on a spectroscopic fiber, is re-emitted into the longer wavelength region and is recorded by photomultipliers. The use of flexible spectroscopic fibers makes it possible to efficiently collect scintillation light from a large surface onto the photocathodes of photomultipliers.

Вследствие небольшого диаметра спектросмещающего волокна, равного 1-2 мм, путем сведения волокон в пучок достигается эффективное использование поверхности фотоумножителя. Тем не менее, недостатком указанного детектора нейтронов является его недостаточная эффективность регистрации из-за неэффективного сбора света спектросмещающими волокнами.Due to the small diameter of the spectroscopic fiber, equal to 1-2 mm, the effective use of the photomultiplier surface is achieved by bringing the fibers into a bundle. However, the disadvantage of this neutron detector is its lack of registration efficiency due to inefficient light collection by spectroscopic fibers.

Задачей изобретения является создание детектора нейтронов с высокой эффективностью регистрации путем обеспечения условий для эффективного сбора света сцинтилляций.The objective of the invention is to provide a neutron detector with high detection efficiency by providing conditions for the efficient collection of scintillation light.

2. Раскрытие изобретения.2. Disclosure of the invention.

Данная задача решается за счет того, что детектор нейтронов, содержащий корпус, в котором размещены композиционный сцинтиллятор, спектросмещающие волокна, спектр поглощения которых находится в области спектра высвечивания композиционного сцинтиллятора, и, по крайней мере, один фотоприемник, с которым оптически соединены торцы спектросмещающих волокон, отличается тем, что композиционный сцинтиллятор выполнен в виде отдельных гранул, которые расположены, по крайней мере, в один слой вокруг спектросмещающих волокон.This problem is solved due to the fact that a neutron detector containing a housing containing a composite scintillator, spectroscopic fibers, the absorption spectrum of which is located in the emission spectrum of the composite scintillator, and at least one photodetector, to which the ends of the spectroscopic fibers are optically connected , characterized in that the composite scintillator is made in the form of individual granules, which are located in at least one layer around the spectroscopic fibers.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью существенных признаков, является повышение эффективности регистрации за счет сбора света сцинтилляций всей боковой поверхностью спектросмещающих волокон, а не только ее частью, как это было в техническом решении, принятом за прототип. При этом, свет сцинтилляций претерпевает меньшее ослабление при своем движении от места возникновения до поверхности спектросмещающего волокна, поскольку отдельные гранулы расположены, по крайней мере, в один слой вокруг спектросмещающих волокон.The technical result provided by the given set of essential features is to increase the registration efficiency by collecting scintillation light by the entire lateral surface of the spectroscopic fibers, and not just its part, as it was in the technical solution adopted for the prototype. At the same time, the light of scintillations undergoes less attenuation during its movement from the place of origin to the surface of the spectroscopic fiber, since individual granules are located in at least one layer around the spectroscopic fibers.

Дополнительным положительным эффектом изобретения является повышение эффективности регистрации нейтронов по сравнению с прототипом при одновременном уменьшении количества спектросмещающих волокон.An additional positive effect of the invention is to increase the efficiency of neutron registration in comparison with the prototype while reducing the number of spectroscopic fibers.

Предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку причинно-следственная связь между целью изобретения и его существенными признаками является новой и неизвестна из уровня техники. Патентные исследования не выявили источников информации, порочащих новизну совокупности существенных признаков заявленного технического решения.The proposed technical solution has an inventive step, since a causal relationship between the purpose of the invention and its essential features is new and unknown from the prior art. Patent studies did not reveal sources of information discrediting the novelty of the aggregate of essential features of the claimed technical solution.

3. Краткое описание чертежей.3. A brief description of the drawings.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.4 изображена принципиальная схема детектора нейтронов, который содержит корпус 1, композиционный сцинтиллятор 2, спектросмещающие волокна 3, торцы которых оптически соединены, по крайней мере, с одним фотоприемником 4.The invention is illustrated in the drawing, where figure 4 shows a schematic diagram of a neutron detector, which contains a housing 1, a composite scintillator 2, spectroscopic fibers 3, the ends of which are optically connected to at least one photodetector 4.

На фиг. 5 изображено поперечное сечение А-А предложенного детектора нейтронов: корпус 1, композиционный сцинтиллятор 2, спектросмещающие волокна 3.In FIG. 5 shows a cross section AA of the proposed neutron detector: case 1, composite scintillator 2, spectroscopic fibers 3.

На фиг.6 изображена принципиальная схема детектора нейтронов, содержащего дополнительно концентратор света в виде монолитного фокона - 5, остальные обозначения те же, что и на фиг.4.Figure 6 shows a schematic diagram of a neutron detector, which additionally contains a light concentrator in the form of a monolithic focon - 5, the remaining designations are the same as in figure 4.

В зависимости от состава композиционного сцинтиллятора детектор нейтронов может регистрировать как быстрые, так и тепловые нейтроны. При выполнении композиционного сцинтиллятора из монокристаллических гранул антрацена, стильбена, n-терфенила, Gd2SiO5(Ce), Gd2Si2O7(Ce), CdWO4, ZnWO4, Bi4Ge3O12, LiI(Eu), NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na), BaF2, LaBr3(Ce), Lu2SiO5(Ce), ZnS(Ag, Те), ZnSe(Te, Al, Ga, О), детектор регистрирует быстрые нейтроны по протонам отдачи, возникающим при взаимодействии быстрых нейтронов с атомами водорода в спектросмещающих волокнах, которые в свою очередь вызывают сцинтилляционные вспышки в вышеперечисленных сцинтилляционных гранулах. Depending on the composition of the composite scintillator, a neutron detector can detect both fast and thermal neutrons. When performing a composite scintillator of single-crystal granules of anthracene, stilbene, n-terphenyl, Gd 2 SiO 5 (Ce), Gd 2 Si 2 O 7 (Ce), CdWO 4 , ZnWO 4 , Bi 4 Ge 3 O 12 , LiI (Eu) , NaI (Tl), CsI (Tl), CsI (Na), BaF 2 , LaBr 3 (Ce), Lu 2 SiO 5 (Ce), ZnS (Ag, Te), ZnSe (Te, Al, Ga, О) , the detector registers fast neutrons by recoil protons arising from the interaction of fast neutrons with hydrogen atoms in spectroscopic fibers, which in turn cause scintillation bursts in the above scintillation granules.

Еще одним механизмом регистрации быстрых нейтронов является неупругое рассеяние быстрых нейтронов на ядрах элементов, входящих в состав сцинтилляционных гранул [6]. При выполнении композиционного сцинтиллятора из монокристаллических гранул Gd2SiO5(Ce), Gd2Si2O7(Ce), CdWO4, а так же из гранул LiI(Eu), ZnS(Ag, Те), ZnSe(Te, Al, Ga, О), содержащих дополнительно изотопы 6Li, 10В и 235U, детектор регистрирует тепловые нейтроны на основе вызываемых ядерных реакций с образованием заряженных частиц и гамма-квантов:Another mechanism for detecting fast neutrons is inelastic scattering of fast neutrons by the nuclei of elements that make up scintillation granules [6]. When performing a composite scintillator from single-crystal granules Gd 2 SiO 5 (Ce), Gd 2 Si 2 O 7 (Ce), CdWO 4 , as well as from granules LiI (Eu), ZnS (Ag, Te), ZnSe (Te, Al , Ga, O), additionally containing 6 Li, 10 V, and 235 U isotopes, the detector detects thermal neutrons based on the induced nuclear reactions with the formation of charged particles and gamma rays:

n+155Gd → Gd* → электроны внутренней конверсии + Еγ n + 155 Gd → Gd * → electrons of internal conversion + Е γ

n+157Gd → Gd* → электроны внутренней конверсии + Еγ n + 157 Gd → Gd * → internal conversion electrons + Е γ

n+113Cd → 114Cd+Eγ n + 113 Cd → 114 Cd + E γ

n+6Li → 4He+3H+4,79 МэВn + 6 Li → 4 He + 3 H + 4.79 MeV

n+10B → 7Li*+4He+2,31 МэВ+Eγ (0,48 МэВ)n + 10 B → 7 Li * + 4 He + 2.31 MeV + E γ (0.48 MeV)

7Li*+4He+2,78 МэВ7 Li * + 4 He + 2.78 MeV

n+235U → заряженные осколки деления.n + 235 U → charged fission fragments.

Заряженные частицы и гамма-излучение за счет процессов ионизации, протекающих в сцинтилляционных гранулах, возбуждают атомы и молекулы. Возвращаясь в основное состояние, атомы испускают фотоны. Фотоны, попадая в спектросмещающее волокно, в свою очередь, вызывают его свечение в более длинноволновом диапазоне. Свет за счет эффекта полного внутреннего отражения распространяется по спектросмещающему волокну и регистрируется фотоприемниками, оптически соединенными с его торцами. В качестве фотоприемника, как правило, используют вакуумный фотоэлектронный умножитель. Для повышения эффективности регистрации света, выходящего из волокна, спектр которого смещен в область более длинных волн по сравнению со спектром сцинтилляционных фотонов, в качестве фотоприемника предлагается использовать твердотельный кремниевый фотоумножитель [7]. Спектральная чувствительность кремниевого фотоумножителя существенно выше спектральной чувствительности вакуумного фотоэлектронного умножителя в диапазоне длин волн (500-1000 нм) высвечивания спектросмещающих волокон.Charged particles and gamma radiation due to ionization processes occurring in scintillation granules excite atoms and molecules. Returning to the ground state, atoms emit photons. Photons falling into a spectroscopic fiber, in turn, cause it to glow in the longer wavelength range. Due to the effect of total internal reflection, light propagates through a spectroscopic fiber and is detected by photodetectors optically connected to its ends. As a photodetector, as a rule, a vacuum photoelectronic multiplier is used. To increase the efficiency of detecting light emerging from a fiber whose spectrum is shifted to the region of longer waves compared with the spectrum of scintillation photons, it is proposed to use a solid-state silicon photomultiplier [7]. The spectral sensitivity of a silicon photomultiplier is significantly higher than the spectral sensitivity of a vacuum photoelectron multiplier in the wavelength range (500-1000 nm) of emission of spectroscopic fibers.

Детектор нейтронов с большой чувствительной поверхностью содержит большое число спектросмещающих волокон, общая площадь сечения которых, как правило, превосходит площадь промышленно выпускаемых кремниевых фотоумножителей. Для согласования общей площади сечения спектросмещающих волокон с чувствительной поверхностью кремниевых фотоумножителей предлагается дополнительно использовать концентраторы света, выполненные в виде фокона [8].A neutron detector with a large sensitive surface contains a large number of spectroscopic fibers, the total cross-sectional area of which, as a rule, exceeds the area of industrially produced silicon photomultipliers. To coordinate the total cross-sectional area of the spectroscopic fibers with the sensitive surface of silicon photomultipliers, it is proposed to additionally use light concentrators made in the form of a focon [8].

4. Осуществление изобретения.4. The implementation of the invention.

Экспериментальный образец детектора нейтронов содержал 9 спектросмещающих волокон BCF-91A (Saint-Gobain) длиной 1000 мм со спектром высвечивания в районе 490 нм. Общая площадь чувствительной поверхности детектора нейтронов составляла 120 см2. Торцы волокон диаметром 2 мм были оптически соединены с двумя кремниевыми фотоумножителями фирмы Ketek с чувствительной поверхностью размером 6×6 мм2. Композиционный сцинтиллятор был выполнен из гранул ZnS(Ag), содержащих изотоп 10В. На фиг.7 представлен амплитудный спектр импульсов, полученный при облучении детектора потоком тепловых нейтронов при использовании в качестве композиционного сцинтиллятора гранул ZnS(Ag), содержащих изотоп 10В. При измерении потока нейтронов, испускаемых Pu-Ве источником, окруженным слоем полиэтилена толщиной 50 мм, была получена эффективность регистрации тепловых нейтронов около 90% при расположении волокон в 3 слоя по 3 волокна в каждом слое.The experimental sample of the neutron detector contained 9 spectroscopic fibers BCF-91A (Saint-Gobain) 1000 mm long with an emission spectrum in the region of 490 nm. The total area of the sensitive surface of the neutron detector was 120 cm 2 . The ends of the fibers with a diameter of 2 mm were optically coupled to two Ketek silicon photomultipliers with a sensitive surface of 6 × 6 mm 2 . The composite scintillator was made of ZnS (Ag) granules containing the 10 V isotope. Figure 7 shows the amplitude spectrum of pulses obtained by irradiating the detector with a thermal neutron flux when using ZnS (Ag) granules containing the 10 V isotope as the composite scintillator. By measuring the neutron flux emitted by a Pu-Be source surrounded by a 50 mm thick polyethylene layer, a thermal neutron detection efficiency of about 90% was obtained when the fibers were arranged in 3 layers with 3 fibers in each layer.

Источники информацииInformation sources

1. A review of neutron detection technology alternatives to helium-3 for safeguards applications. A.P. Simpson, S. Jones, M.J. Clapham and S.A. McElhaney. Pajarito Scientific Corporation, Santa Fe, NM, 87505, USA.1. A review of neutron detection technology alternatives to helium-3 for safeguards applications. A.P. Simpson, S. Jones, M.J. Clapham and S.A. McElhaney. Pajarito Scientific Corporation, Santa Fe, NM, 87505, USA.

2. Bridgeport Instruments, LLC.2. Bridgeport Instruments, LLC.

http://www.bridgeportinstruments.com/products/ncounter/ncounter.htmlhttp://www.bridgeportinstruments.com/products/ncounter/ncounter.html

3. The development of a scalable he-3 free neutron detection technology and its potential use in nuclear security and physical protection applications. Matthew Dallimore, Calvin Giles*, David Ramsden* and Geraint S. Dermody. Symetrica Inc. 1 Clock Tower Place, Suite 130, Maynard MA 01754.3. The development of a scalable he-3 free neutron detection technology and its potential use in nuclear security and physical protection applications. Matthew Dallimore, Calvin Giles *, David Ramsden * and Geraint S. Dermody. Symetrica Inc. 1 Clock Tower Place, Suite 130, Maynard MA 01754.

4. Full Scale Coated Fiber Neutron Detector Measurements. RT Kouzes, JH Ely, LE Erikson, WJ Kernan, DC Stromswold, ML Woodring, March 17, 2010. PNNL-19264 (прототип).4. Full Scale Coated Fiber Neutron Detector Measurements. RT Kouzes, JH Ely, LE Erikson, WJ Kernan, DC Stromswold, ML Woodring, March 17, 2010. PNNL-19264 (prototype).

5. АЗИМУТ ФОТОНИКС. Сцинтилляционное оптоволокно KURARAY.5. AZIMUT PHOTONICS. KURARAY scintillation optical fiber.

http://www.azimp.ru/catalogue/111/259/.http://www.azimp.ru/catalogue/111/259/.

6. Method of detection of fast neutrons US 8058624 B2. Дата приоритета: 5 май 2008 г. Дата публикации: 15 ноября 2011 г.6. Method of detection of fast neutrons US 8058624 B2. Priority date: May 5, 2008 Date of publication: November 15, 2011

7. АЗИМУТ ФОТОНИКС. Кремниевые фотоумножители.7. AZIMUT PHOTONICS. Silicon photomultipliers.

http://www.azimp.ru/catalogue/silicon-photomultipliers2/.http://www.azimp.ru/catalogue/silicon-photomultipliers2/.

8. Физическая энциклопедия - Фокон.8. Physical Encyclopedia - Fokon.

http://enc-dic.com/enc_physics/Fokon-2720.html.http://enc-dic.com/enc_physics/Fokon-2720.html.

Claims (6)

1. Детектор нейтронов, содержащий корпус, в котором размещены композиционный сцинтиллятор, спектросмещающие волокна, спектр поглощения которых находится в области спектра высвечивания композиционного сцинтиллятора, и, по крайней мере, один фотоприемник, с которым оптически соединены торцы спектросмещающих волокон, отличающийся тем, что композиционный сцинтиллятор выполнен в виде отдельных гранул, которые расположены, по крайней мере, в один слой вокруг спектросмещающих волокон.1. A neutron detector comprising a housing in which a composite scintillator, spectroscopic fibers are placed, the absorption spectrum of which is in the region of the emission spectrum of the composite scintillator, and at least one photodetector to which the ends of the spectroscopic fibers are optically connected, characterized in that the composite the scintillator is made in the form of individual granules, which are located in at least one layer around the spectroscopic fibers. 2. Детектор нейтронов по п. 1, отличающийся тем, что композиционный сцинтиллятор выполнен из монокристаллических гранул антрацена, стильбена, n-терфенила, Gd2SiO5(Ce), Gd2Si2O7(Ce), CdWO4, ZnWO4, Bi4Ge3O12, LiI(Eu), NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na), BaF2, LaBr3(Ce), Lu2SiO5(Ce), ZnS(Ag, Те), ZnSe(Te, Al, Ga, O).2. The neutron detector according to claim 1, characterized in that the composite scintillator is made of single crystal granules of anthracene, stilbene, n-terphenyl, Gd 2 SiO 5 (Ce), Gd 2 Si 2 O 7 (Ce), CdWO 4 , ZnWO 4 , Bi 4 Ge 3 O 12 , LiI (Eu), NaI (Tl), CsI (Tl), CsI (Na), BaF 2 , LaBr 3 (Ce), Lu 2 SiO 5 (Ce), ZnS (Ag, Te ), ZnSe (Te, Al, Ga, O). 3. Детектор нейтронов по п. 1, отличающийся тем, что композиционный сцинтиллятор дополнительно содержит изотопы 6Li, 10В и 235U.3. The neutron detector according to claim 1, characterized in that the composite scintillator further comprises isotopes 6 Li, 10 V and 235 U. 4. Детектор нейтронов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве фотоприемника используют кремниевый фотоумножитель.4. The neutron detector according to claim 1, characterized in that a silicon photomultiplier is used as a photodetector. 5. Детектор нейтронов по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит, по крайней мере, один концентратор света, вход которого оптически соединен с торцами спектросмещающих волокон, а выход оптически соединен с фотоприемником.5. The neutron detector according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one light concentrator, the input of which is optically connected to the ends of the spectroscopic fibers, and the output is optically connected to a photodetector. 6. Детектор нейтронов по п. 5, отличающийся тем, что концентратор света выполнен в виде фокона. 6. The neutron detector according to claim 5, characterized in that the light concentrator is made in the form of a focon.
RU2013150176/28A 2013-11-12 2013-11-12 Neutron detector RU2570588C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150176/28A RU2570588C2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Neutron detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150176/28A RU2570588C2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Neutron detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013150176A RU2013150176A (en) 2015-05-20
RU2570588C2 true RU2570588C2 (en) 2015-12-10

Family

ID=53283740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013150176/28A RU2570588C2 (en) 2013-11-12 2013-11-12 Neutron detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2570588C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU221097U1 (en) * 2023-07-04 2023-10-18 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" Scintillator for recording ionizing radiation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112608263B (en) * 2020-11-30 2022-05-27 中国科学院高能物理研究所 Tellurium organic complex, preparation method thereof and tellurium-doped liquid scintillator containing complex

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU54438U1 (en) * 2006-02-28 2006-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" IONIZING RADIATION TRANSDUCER
RU86323U1 (en) * 2009-01-14 2009-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Институт физики высоких энергий" (ГНЦ ИФВЭ) FAST SCINTILLATION NEUTRAL RADIATION DETECTOR
US20110303852A1 (en) * 2010-06-14 2011-12-15 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Scintillator including a scintillator particulate and a polymer matrix

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU54438U1 (en) * 2006-02-28 2006-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" IONIZING RADIATION TRANSDUCER
RU86323U1 (en) * 2009-01-14 2009-08-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Институт физики высоких энергий" (ГНЦ ИФВЭ) FAST SCINTILLATION NEUTRAL RADIATION DETECTOR
US20110303852A1 (en) * 2010-06-14 2011-12-15 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Scintillator including a scintillator particulate and a polymer matrix

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Full Scale Coated Fiber Neutron Detector Measurements. RT Kouzes, JH Ely, LE Erikson, WJ Kernan, DC Stromswold, ML Woodring, March 17, 2010. PNNL-19264, стр. 1-19. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU221097U1 (en) * 2023-07-04 2023-10-18 Федеральное государственное учреждение "Федеральный научно-исследовательский центр "Кристаллография и фотоника" Российской академии наук" Scintillator for recording ionizing radiation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013150176A (en) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5916421B2 (en) Neutron detector
US8436315B1 (en) Compact thermal neutron monitor
US8658983B2 (en) Fast neutron spectroscopy using neutron-induced charged particle reactions
CN101443679A (en) Neutron and gamma ray monitor
JP2013037008A (en) Radiation surveying device using plastic scintillator as detector
JP2009198365A (en) Radiation surveillance system using plastic scintillator as detector
Guss et al. Lanthanum halide nanoparticle scintillators for nuclear radiation detection
JP5846960B2 (en) Radiation detector
RU2323453C1 (en) Light fiber-based scintillation detector
RU2570588C2 (en) Neutron detector
Belli et al. Radioactive contamination of 7LiI (Eu) crystal scintillators
WO2014188458A1 (en) Thermal-neutron detectors not making use of he-3, and method for their manufacturing
Kamae et al. Improvement on the light yield of a high-Z inorganic scintillator GSO (Ce)
Avvakumov et al. Spontaneous light emission from fibers in MINOS
Ban et al. UCN detection with 6Li-doped glass scintillators
Nakamura et al. Evaluation of the performance of a fibre-coded neutron detector with a ZnS/10B2O3 ceramic scintillator
US20230115203A1 (en) Crystal-coated bnnt scintillators
Mayer et al. Optimization of lithium-glass fibers with lithium depleted coating for neutron detection
McConnell Scintillation detectors for x-ray and γ-ray astronomy
Artikov et al. New-generation large-area muon scintillation counters with wavelength shifter fiber readout for CDF II
RU2570661C2 (en) Neutron detector
RU56003U1 (en) DETECTOR OF NEUTRONS AND GAMMA QUANTUM
Hubbard Light transport modelling of pulse shape discrimination within plastic scintillators.
Barbagallo et al. A thermal neutron mini-detector with SiPM and scintillating fibers
Richards et al. Performance assessment of a compact neutron detector module based on scintillating composites

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151113

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20160920