RU2366980C1 - Method for separation of signals of fast neutrons and gamma photons - Google Patents
Method for separation of signals of fast neutrons and gamma photons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366980C1 RU2366980C1 RU2008115294/28A RU2008115294A RU2366980C1 RU 2366980 C1 RU2366980 C1 RU 2366980C1 RU 2008115294/28 A RU2008115294/28 A RU 2008115294/28A RU 2008115294 A RU2008115294 A RU 2008115294A RU 2366980 C1 RU2366980 C1 RU 2366980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- signals
- fast neutrons
- fast
- source
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title abstract description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 11
- 241000277329 Oncorhynchus keta Species 0.000 claims 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 claims 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 12
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 12
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000001131 gamma-ray scattering spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012731 temporal analysis Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 206010036618 Premenstrual syndrome Diseases 0.000 description 1
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002102 polyvinyl toluene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обнаружения радиоактивных материалов и источников с помощью радиационных детекторов с пластмассовым сцинтиллятором.The invention relates to the field of detection of radioactive materials and sources using radiation detectors with a plastic scintillator.
Известен способ измерения мощности дозы в тканеэквивалентном материале при гамма-нейтронном облучении, заключающийся в том, что на электроды ионизационной камеры, в которой межэлектродный промежуток заполнен водородсодержащим диэлектриком, подают электрическое напряжение питания и измеряют временную зависимость сигнала с двумя максимумами, по которому судят о мощности дозы, поглощенной в тканеэквивалентном материале. Одновременно измеряют временную зависимость сигнала детектора быстрых нейтронов, выделяют составляющие сигналы, максимум первого из которых опережает, а максимум второго совпадает с максимумом импульса излучения, по значению первого составляющего сигнала на переднем фронте в интервале времени, в котором временная зависимость первого составляющего сигнала пропорциональна временной зависимости сигнала детектора, и второго составляющего сигнала твердотельной ионизационной камеры определяют мощности дозы нейтронов и гамма-излучения, по которым судят о мощности дозы при гамма-нейтронном облучении. Разделение сигналов осуществляют экстраполяцией переднего фронта второго составляющего сигнала твердотельной ионизационной камеры функцией, пропорциональной сигналу детектора нейтронов. Патент Российской Федерации №2040016, МПК: G01T 3/00, 1995.A known method of measuring the dose rate in tissue-equivalent material during gamma-neutron irradiation, which consists in the fact that the electrodes of the ionization chamber, in which the interelectrode gap is filled with a hydrogen-containing dielectric, are supplied with an electrical supply voltage and the time dependence of the signal with two maxima is measured, according to which the power is judged dose absorbed in tissue equivalent material. At the same time, the time dependence of the fast neutron detector signal is measured, component signals are extracted, the maximum of the first of which is ahead, and the maximum of the second coincides with the maximum of the radiation pulse, by the value of the first component of the signal at the leading edge in the time interval in which the time dependence of the first component of the signal is proportional to the time dependence the detector signal and the second component signal of the solid-state ionization chamber determine the dose rate of neutrons and gamma radiation which judges the dose rate for gamma-neutron irradiation. The signals are separated by extrapolating the leading edge of the second component signal of the solid-state ionization chamber by a function proportional to the signal of the neutron detector. Patent of the Russian Federation No. 2040016, IPC:
Известны предложения разделения сцинтилляционных сигналов, вызываемых в пластмассовом сцинтилляторе быстрыми нейтронами и гамма квантами и регистрируемыми с помощью фотоумножителя: на основе создания и использование быстрого сцинтиллятора; на использовании более быстрого фотоэлектронного умножителя (ФЭУ); на использовании системы из двух пластин сцинтиллятора малой плотности. A.J.Peurrung R.R.Hansen, P.L.Reeder D., C.Stromswold «Direct Fast-Neutron Detection», A Progress Report, October 1998, Prepared for the US Department of Energy under Contract DE-AC06-76RLO 1830 PNNL-11994.Known proposals for the separation of scintillation signals caused in a plastic scintillator by fast neutrons and gamma quanta and recorded using a photomultiplier: based on the creation and use of a fast scintillator; using a faster photoelectronic multiplier (PMT); using a system of two low-density scintillator plates. A.J. Peurrung R.R. Hansen, P.L. Reeeder D., C. Stromswold "Direct Fast-Neutron Detection", A Progress Report, October 1998, Prepared for the US Department of Energy under Contract DE-AC06-76RLO 1830 PNNL-11994.
Недостатком указанных подходов является применение дорогостоящих ФЭУ, низкая эффективность регистрации, увеличенные габариты в связи с наличием между пластинами зазора, зависимость эффективности от взаимного расположения источника и пластин пластмассового сцинтиллятора, различные требования к толщинам пластин в зависимости от того, в какой из пластин происходит первичное или вторичное рассеяние. Оптимальные толщины для источника быстрых нейтронов спектра деления составляют 3 см для пластины, в которой происходит первичное рассеяние и не менее 5-8 см для второй пластины.The disadvantage of these approaches is the use of expensive PMTs, low registration efficiency, increased dimensions due to the presence of a gap between the plates, the dependence of the efficiency on the relative position of the source and the plastic scintillator plates, different requirements for the plate thicknesses depending on which plate the primary or secondary scattering. The optimal thickness for the source of fast neutrons in the fission spectrum is 3 cm for the plate in which primary scattering occurs and at least 5-8 cm for the second plate.
Известен способ обнаружения источника проникающих излучений, основанный на использовании блока годоскопа из водородосодержащих сцинтиллирующих оптических элементов, уложенных рядами попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, сцинтиллирующие оптические элементы блока годоскопа выполнены в виде стержней с прямоугольным сечением а·b, стержни скомпонованы в пакет размерами k·b - по высоте, n·а - по ширине и длиной m·а, где а - ширина стержня, b - высота стержня, k - количество стержней по высоте пакета, n - количество стержней по ширине пакета, m - количество стержней по длине пакета, в стержнях пакета размещены сцинтиллирующие волокна, на торцах которых расположены фотодиоды, при этом, по крайней мере, одна из граней блока годоскопа последовательно покрыта двумя парами пластин для регистрации тепловых нейтронов и для регистрации гамма квантов, а каждая пара разделена дополнительными пластинами из веществ, ослабляющих соответствующие виды излучения, разделяют потоки излучений, поступающих извне и родившиеся внутри блока годоскопа, регистрируют изменение количества фотонов от одной стороны блока годоскопа к другой, по калибровочным значениям отношения световых сигналов от тепловых и быстрых нейтронов идентифицируют источник быстрых нейтронов, а по градиенту светового сигнала определяют направление на источник. Патент Российской Федерации №2308740, МПК: G01T 3/06, 2006. Прототип.A known method of detecting a source of penetrating radiation, based on the use of a hodoscope block from hydrogen-containing scintillating optical elements arranged in rows alternately in two mutually perpendicular directions, scintillating optical elements of the hodoscope block are made in the form of rods with a rectangular section a · b, the rods are arranged in a package of dimensions k · b - height, n · a - width and length m · a, where a - rod width, b - rod height, k - number of rods by package height, n - number of rods by w the length of the packet, m is the number of rods along the length of the packet, scintillating fibers with photodiodes are located at the ends of the packet, at least one of the faces of the hodoscope block is sequentially coated with two pairs of plates for detecting thermal neutrons and for registering gamma quanta , and each pair is separated by additional plates of substances that attenuate the corresponding types of radiation, separate the fluxes of radiation coming from the outside and born inside the hodoscope block, record the change in the number of For photons from one side of the hodoscope block to the other, the source of fast neutrons is identified by the calibration values of the ratio of light signals from thermal and fast neutrons, and the direction to the source is determined by the gradient of the light signal. Patent of the Russian Federation No. 2308740, IPC:
Недостатком прототипа является сравнительно высокая чувствительность к фоновому гамма излучению, связанная с использованием пластмассового сцинтиллятора, низкая чувствительность обнаружения источника тепловых нейтронов в связи со сравнительно малым количеством используемых для их регистрации пластин, ошибки при идентификации источника быстрых нейтронов в присутствии гамма излучения, сравнительно низкая чувствительность обнаружения источника быстрых нейтронов в связи с малым сечением рождения протонов отдачи и малой их средней энергией, ошибки при идентификации источника быстрых нейтронов в присутствии гамма излучения.The disadvantage of the prototype is the relatively high sensitivity to background gamma radiation associated with the use of a plastic scintillator, low sensitivity of detection of a source of thermal neutrons due to the relatively small number of plates used for their registration, errors in identifying a source of fast neutrons in the presence of gamma radiation, relatively low detection sensitivity source of fast neutrons due to the small cross section for the production of recoil protons and their small average nergiey, errors in identifying the source of fast neutrons in the presence of gamma radiation.
Настоящее изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.The present invention eliminates the disadvantages of analogues and prototype.
Техническим результатом изобретения является раздельная регистрация быстрых нейтронов и гамма квантов, повышение чувствительности обнаружения источника быстрых нейтронов за счет учета вклада естественного гамма фона, идентификация источника быстрых нейтронов в присутствии гамма излучения, выявление закамуфлированных в замедляющих средах делящихся материалов и изделий из них, определение направления на источник.The technical result of the invention is the separate registration of fast neutrons and gamma quanta, increasing the sensitivity of detection of a source of fast neutrons by taking into account the contribution of the natural gamma background, identification of the source of fast neutrons in the presence of gamma radiation, identification of fissile materials and products camouflaged in slowing media, determining the direction of source.
Технический результат достигается тем, что способ разделения сигналов быстрых нейтронов и гамма квантов, основанный на использовании блока годоскопа из водородосодержащих сцинтиллирующих оптических элементов, уложенных рядами попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, сцинтиллирующие оптические элементы блока годоскопа выполнены в виде стержней с сечением а·b, стержни скомпонованы в пакет размерами k-b - по высоте, n·а - по ширине и длиной m·а, где а - ширина стержня, b - высота стержня, k - количество стержней по высоте пакета, n - количество стержней по ширине пакета, m - количество стержней по длине пакета, в стержнях пакета размещены сцинтиллирующие волокна, на торцах которых расположены фотодиоды, отличающийся тем, что стержни блока годоскопа выполнены однотипными, поперечные размеры стержней выбраны из вероятности повторного рассеяния быстрого нейтрона в одном и том же стержне, фиксируют сцинтилляционные сигналы, вызванные протонами отдачи, возникшими в первых двух - трех столкновениях с ядрами водорода, регистрируют стержень, с которого поступил сигнал, время поступления сигнала и его амплитуду, по которым разделяют сигналы от быстрых нейтронов и гамма квантов, а по положению максимума пространственного распределения нейтронных сигналов относительно центра сборки идентифицируют источник быстрых нейтронов и определяют направление на него, а направление на источник определяют по направлению быстрейшего роста сигнала быстрых нейтронов, как вектор между центром годоскопа и центром тяжести трехмерного пространственного распределения сцинтилляционных сигналов.The technical result is achieved in that a method for separating fast neutron signals and gamma quanta, based on the use of a hodoscope block from hydrogen-containing scintillating optical elements arranged in rows alternately in two mutually perpendicular directions, the scintillating optical elements of the hodoscope are made in the form of rods with a · b section, the rods are arranged in a package with dimensions kb - in height, n · а - in width and length m · а, where a - the width of the rod, b - the height of the rod, k - the number of rods in the height of the package , n is the number of rods along the width of the packet, m is the number of rods along the length of the packet, scintillating fibers are placed in the rods of the packet, photodiodes are located at the ends of the rods, characterized in that the hodoscope block rods are made of the same type, the transverse dimensions of the rods are selected from the probability of re-scattering of a fast neutron in the same rod, scintillation signals are recorded, caused by recoil protons that arose in the first two to three collisions with hydrogen nuclei, the rod from which the signal was received is recorded in The time of arrival of the signal and its amplitude, by which signals from fast neutrons and gamma quanta are separated, and by the position of the maximum spatial distribution of neutron signals relative to the assembly center, the source of fast neutrons is identified and the direction to it is determined, and the direction to the source is determined by the direction of the fastest growth of the fast signal neutrons as a vector between the center of the hodoscope and the center of gravity of the three-dimensional spatial distribution of scintillation signals.
Форма поперечного размера «а» может быть и треугольной и шестигранной, а стержни скомпонованы в пакет с плотной упаковкой или с зазорами.The shape of the transverse dimension “a” can be both triangular and hexagonal, and the rods are arranged in a bag with tight packaging or with gaps.
Для идентификации источника быстрых нейтронов используют эталонные для различных источников быстрых нейтронов пространственные распределения сигнала быстрых нейтронов,To identify the source of fast neutrons, reference spatial distributions of the fast neutron signal are used for various sources of fast neutrons,
Сущность изобретения поясняется на фигурах 1-4.The invention is illustrated in figures 1-4.
На фиг.1 представлен стержень, где: 1 - сцинтиллирующие пластмассовые стержни, 2 - спектросмещающие волокна (фотодиоды не обозначены позицией).Figure 1 shows the rod, where: 1 - scintillating plastic rods, 2 - spectroscopic fibers (photodiodes are not indicated by the position).
Спектросмещающие волокна 2 служат для сбора света от люминесцентных вспышек, возникающих в пластмассовом сцинтилляторе и выведения света на фотодиоды, которые расположены на концах волокон 2.
В случае удаленных фотоприемников спектросмещающие волокна 2 стыкуют со светопроводящим волокном во избежание больших потерь света. Снаружи стержни покрыты светонепроницаемым материалом для предотвращения попадания в них внешнего света.In the case of remote photodetectors, the
На фиг.2 схематично представлен блок годоскопа, где: 1 - оптические стержни, уложенные рядами попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, выполненные из сцинтиллирующей пластмассы, например полистирола или поливинилтолуола, и 2 - спектросмещающие волокна.Figure 2 schematically shows a hodoscope block, where: 1 - optical rods arranged in rows alternately in two mutually perpendicular directions, made of scintillating plastic, for example polystyrene or polyvinyltoluene, and 2 - spectroscopic fibers.
На фиг.3 представлена структурная схема регистрации, где пакет оптических стержней 1, спектросмещающие волокна 2 с фотодиодами и схемой совпадений 3 представляют собой блок годоскопа 4, 5 - контроллер, 6 - компьютер.Figure 3 presents the structural registration scheme, where the package of
На фиг.4 представлено пространственное распределение сигнала, полученное со стержней 1 годоскопа 4 для источника спектра деления 235U (средняя энергия около 2 МэВ), Pu-Ве источника (средняя энергия 5,4 МэВ) и тепловых нейтронов (средняя энергия 0,025 эВ), падающих на боковую поверхность годоскопа 4. Пространственное распределение сигнала зависит от спектра нейтронного излучения. В случае быстрых нейтронов максимум распределения тем дальше от облучаемой грани, чем выше средняя энергия. Оптические стержни 1 выполнены из водородосодержащего вещества и служат замедлителем быстрых нейтронов. Свет от окружающего оптический стержень 1 собирают с помощью спектросмещающего волокна 2.Figure 4 shows the spatial distribution of the signal obtained from the rods of 1
Раздельная регистрация быстрых нейтронов и гамма квантов оптическим стержнем 1 основана на многократности актов рассеяния быстрого нейтрона и гамма кванта и временном анализе последовательности вызываемых ими сигналов.Separate registration of fast neutrons and gamma quanta by the
Существенно, что гамма кванты проходят в пластмассе за 1 нс расстояние около 20 см, в то время как нейтрон с энергией 2 МэВ за это же время проходит всего около 2 см. Поэтому многократное рассеяние быстрого нейтрона происходит в одном или соседних элементах и, как показывают расчеты, для нейтронов спектра деления среднее временя между столкновениями составляет около 2 нс. В то время как многократное рассеяние гамма кванта в одном или соседних элементах практически происходит в пределах наносекунды, а в достаточно удаленных друг от друга детекторах время t между двумя последовательными сигналами связано с расстоянием между детекторами приблизительной формулой t≈20/L (нс), где L - расстояние между детекторами в сантиметрах.It is significant that gamma quanta travel in plastic in 1 ns distance of about 20 cm, while a neutron with an energy of 2 MeV only takes about 2 cm in the same time. Therefore, multiple scattering of a fast neutron occurs in one or neighboring elements and, as shown calculations, for neutrons in the fission spectrum, the average time between collisions is about 2 ns. While multiple gamma-ray scattering in one or neighboring elements practically takes place within a nanosecond, and in sufficiently remote detectors, the time t between two consecutive signals is related to the distance between the detectors with the approximate formula t≈20 / L (ns), where L is the distance between the detectors in centimeters.
Таким образом, последовательность событий, возникающих в соседних оптических стержнях 1 в течение нескольких наносекунд, с высокой степенью вероятности связана с регистрацией быстрого нейтрона, а последовательность событий, возникающих в соседних или удаленных оптических стержнях 1 годоскопа 4 с характерным размером около 20 см в пределах наносекунды связана с регистрацией гамма кванта.Thus, the sequence of events that occur in adjacent
Сущность изобретения состоит в фиксации времени прихода сигнала из оптического стержня 1, с которого он поступает, в процессе измерения проводят анализ различных последовательностей сигналов, к регистрации одного нейтрона приписывается последовательность событий, возникших в одном или соседних оптических стержней 1 при среднем времени между сигналами около 2 нс, а к регистрации гамма кванта приписывается последовательность событий, возникших в одном или соседних детекторах в интервале времени менее 1 нс или в удаленных детекторах в большем интервале времен, определяемом размерами годоскопа 4 с учетом скорости света в стержне 1. При этом расстояние между стержнями 1 в сантиметрах, с которых пришли последовательно два сигнала, определяется приблизительной формулой L=20t, где t - время между двумя последовательными сигналами.The essence of the invention consists in fixing the time of arrival of the signal from the
Поперечные размеры стержня а или b составляют от одного до нескольких сантиметров и выбраны из условия, чтобы вероятность повторного рассеяния быстрого нейтрона на водороде и гамма кванта на водороде и углероде в одном стержне была достаточно мала.The transverse dimensions of the rod a or b are from one to several centimeters and are selected so that the probability of re-scattering of a fast neutron by hydrogen and a gamma quantum by hydrogen and carbon in one rod is sufficiently small.
Количество оптических стержней 1 в годоскопе 4 определяется поперечным сечением отдельного стержня 1 и габаритными размерами годоскопа 4, которые в случае источника быстрых нейтронов спектра деления составляют 10-15 см.The number of
Амплитудное распределение сцинтилляционных сигналов, вызываемых быстрыми нейтронами и гамма квантами, отражают их спектры. Измерение амплитуды сигнала используют как средство повышения достоверности разделения сигналов и идентификации источника.The amplitude distribution of scintillation signals caused by fast neutrons and gamma rays reflect their spectra. Measurement of the signal amplitude is used as a means of increasing the reliability of signal separation and source identification.
Отнесение сигнала к нейтронному или гамма кванту происходит непрерывно на основании совместного анализа серии сигналов с учетом:The assignment of a signal to a neutron or gamma quantum occurs continuously based on a joint analysis of a series of signals taking into account:
оптических стержней 1, с которых поступила данная серия сигналов;
временных интервалов между этими сигналами; амплитудных соотношений между этими сигналами.time intervals between these signals; amplitude relationships between these signals.
Тип источника быстрых нейтронов (средняя энергия) определяют по расстоянию между центром годоскопа 4 или его гранью и положением максимума трехмерного пространственного распределения сцинтилляционных сигналов.The type of fast neutron source (average energy) is determined by the distance between the center of the
Форма пространственного распределения для известных источников быстрых нейтронов определена и теоретически, и экспериментально.The shape of the spatial distribution for known sources of fast neutrons is determined both theoretically and experimentally.
Анализ формы позволяет установить факт экранировки источника быстрых нейтронов замедляющим экраном. Для идентификации источника быстрых нейтронов используют заранее измеренные для различных источников быстрых нейтронов пространственные распределения сигнала быстрых нейтронов.The shape analysis allows us to establish the fact of screening of the source of fast neutrons by a slowing screen. To identify the source of fast neutrons, spatial distributions of the fast neutron signal are pre-measured for various sources of fast neutrons.
Разделение сигналов от быстрых нейтронов и гамма квантов позволяет учитывать естественный радиоактивный фон, обусловленный в пластмассовом сцинтилляторе (стержне 1) в основном за счет гамма излучений радионуклидов, содержащихся в почве и земной коре, обеспечивая таким образом повышение чувствительности обнаружения источника быстрых нейтронов.Separation of signals from fast neutrons and gamma quanta makes it possible to take into account the natural radioactive background caused in a plastic scintillator (rod 1) mainly due to gamma radiation of radionuclides contained in the soil and the earth's crust, thereby increasing the sensitivity of detection of a source of fast neutrons.
Два электрических сигнала с отдельного стержня 1 годоскопа 4, вызванных сцинтилляционной вспышкой, поступают на схему совпадений 3. Схема совпадений 3 включает в себя двухканальный усилитель, два резистивных делителя напряжения для подбора напряжения питания в диапазоне 50-60 вольт независимо для каждого из двух фотоприемников и временные ворота. Использование временных ворот позволяет уменьшить количества ложных событий, обусловленных фоновым сигналом с фотоприемника. При временном окне 10-20 нс количество ложных событий может быть уменьшено до одного за 1000 с.Two electrical signals from a
Сигналы со схемы совпадений 3 поступают на вход контроллера 5. Контроллер 5 опрашивает выходные регистры схемы совпадений 3, осуществляет первичную обработку полученной информации и передает ее в компьютер 6, в котором производится анализ информации. При использовании стержней 1 на основе сцинтиллирующей пластмассы в смешанных полях излучений возникает задача разделения сигналов, вызываемых гамма квантами и быстрыми нейтронами. В случае использования годоскопа 4 ее решение основано на: многократности актов рассеяния быстрого нейтрона и гамма кванта и временном анализе последовательности сигналов. Существенно, что гамма кванты проходят в пластмассе за 1 нс расстояние около 20 см, в то время как нейтрон с энергией 2 МэВ за это же время проходит всего около 2 см. Анализ распределения времени и расстояния между последовательными актами рассеяния показал, что среднее время между взаимодействиями быстрого нейтрона спектра деления с водородом составляет, примерно, 2,7 нс. Среднее время между последовательными актами рассеяния гамма кванта с начальной энергией 1,46 МэВ составляет около 0,1 нс. Расстояние между последовательными актами рассеяния спадает приблизительно по экспоненте.The signals from the
Среднее расстояние составляет соответственно 3,5 см для нейтронов и 4,5 см для гамма квантов. Таким образом, последовательность событий, возникающих с соседних оптических стержней 1 в течение нескольких наносекунд, связана с регистрацией быстрого нейтрона. Соответственно, последовательность событий, возникающих в соседних оптических стержнях 1 в течение десятых долей наносекунды, связана с регистрацией гамма кванта. Высокая надежность такого подхода обусловлена малой вероятностью случайных совпадений сигналов во временном интервале в течение нескольких наносекунд в обычных условиях регистрации. В таблицах 1 и 2 представлены результаты расчета: доли множественных событий, т.е. событий с рождением более одного протона отдачи или электрона; среднего числа рождаемых при этом частиц, каждая из которых выделяют в сцинтилляторе энергию, превышающую пороговое значение; эффективности выделения сигналов для быстрых нейтронов спектра деления и гамма квантов, эффективности регистрации быстрых нейтронов спектра деления и гамма квантов.The average distance is respectively 3.5 cm for neutrons and 4.5 cm for gamma rays. Thus, the sequence of events that occur from neighboring
Из таблиц следует, что при условии, что каждая из последовательно рождаемых частиц выделяет в сцинтилляторе энергию более 100 кэВ, эффективность регистрации быстрого нейтрона достигает 56%, а гамма кванта 69%.From the tables it follows that, provided that each of the successively generated particles releases more than 100 keV energy in the scintillator, the fast neutron registration efficiency reaches 56%, and the gamma quantum is 69%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115294/28A RU2366980C1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Method for separation of signals of fast neutrons and gamma photons |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115294/28A RU2366980C1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Method for separation of signals of fast neutrons and gamma photons |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2366980C1 true RU2366980C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41166719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008115294/28A RU2366980C1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Method for separation of signals of fast neutrons and gamma photons |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366980C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716456C1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-03-11 | Михаил Викторович Яковлев | Method for separate detection of monodirectional neutrons and gamma-quanta acting together |
| RU2742872C1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-02-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Method of detecting doses in mixed gamma-neutron radiation fields |
-
2008
- 2008-04-22 RU RU2008115294/28A patent/RU2366980C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716456C1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-03-11 | Михаил Викторович Яковлев | Method for separate detection of monodirectional neutrons and gamma-quanta acting together |
| RU2742872C1 (en) * | 2020-03-26 | 2021-02-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук (ИФМ УрО РАН) | Method of detecting doses in mixed gamma-neutron radiation fields |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tain et al. | A decay total absorption spectrometer for DESPEC at FAIR | |
| Khaplanov et al. | Investigation of gamma-ray sensitivity of neutron detectors based on thin converter films | |
| Dinar et al. | Pulse shape discrimination of CLYC scintillator coupled with a large SiPM array | |
| Li et al. | A prototype for SANDD: A highly-segmented pulse-shape-sensitive plastic scintillator detector incorporating silicon photomultiplier arrays | |
| Alekseev et al. | DANSSino: a pilot version of the DANSS neutrino detector | |
| Sharan et al. | Measurement of cosmic-ray muon flux in the underground laboratory at UCIL, India, using plastic scintillators and SiPM | |
| US8766206B2 (en) | Neutron detection based on energy spectrum characteristics | |
| EP3401706B1 (en) | Method for the detection of neutrons with scintillation detectors used for gamma ray spectroscopy | |
| RU2366980C1 (en) | Method for separation of signals of fast neutrons and gamma photons | |
| Rofors et al. | Response of a Li-glass/multi-anode photomultiplier detector to α-particles from 241Am | |
| Saneesh et al. | Evaluation of detection efficiency and neutron scattering in NAND detector array: FLUKA simulation and experimental validation | |
| RU2308740C1 (en) | Method of detecting source of penetrating radiation | |
| Alburger et al. | Search for double gamma-ray emission from the first excited states of O 16 and C 12 | |
| RU2371740C1 (en) | Hodoscope | |
| Papa et al. | A simulation tool for scintillating fibers coupled to SiPM for MIP and heavy ionizing particle identification | |
| JP2012242369A (en) | Radiation detector | |
| Solmaz et al. | Design of a mobile neutron spectrometer for the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) | |
| Nayve | Study of LaBr3 (Ce) detector response to high energy helium ions | |
| EP3270186A1 (en) | Neutron detector with a tracking unit | |
| Pinson et al. | Development of a plastic scintillator-based active shield for the ICARE-NG radiation monitor | |
| RU2308741C1 (en) | Hodoscope | |
| RU54440U1 (en) | HODOSCOPE DETECTOR | |
| Dimitra et al. | Development of a muon tomography application with MicroMegas detectors | |
| RU71451U1 (en) | TWO-ORDER RADIATION DETECTOR | |
| Paulus et al. | Enhancement of peak-to-total ratio in gamma-ray spectroscopy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170423 |