Ф. А. БОГДАНОВ
Научный руководитель – Д. М. ГРОМУШКИН, к. ф.-м. н.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СЦИНТИЛЛЯТОРЫ НА ОСНОВЕ 10В ДЛЯ НЕЙТНОННЫХ СЧЕТЧИКОВ ДЕТЕКТОРА «УРАН»
Приводится краткое описание установки, методики заливки неорганического сцинтиллятора на 10В, схемы стенда для тестирования сцинтилляторов и принципа его работы, а так же данные полученные в ходе тестирования 72 образцов.
В Научно-образовательном центре НЕВОД совместно с ИЯИ РАН создается установка нового типа для регистрации нейтронной компоненты широких атмосферных ливней (ШАЛ) «УРАН».[1] Установка предполагает создание 72 нейтронных счетчиков на основе неорганического сцинтиллятора с добавлением борной кислоты. Конструкция счетчика тепловых нейтронов:
Рис 1. Конструкция нейтронного детектора: 1 - светозащитный корпус детектора; 2 – крышка с подвеской; 3 – ФЭУ-200; 4 – сцинтиллятор ZnS(Ag)+ B2О3;
5 – светоотражающий конус, 6 – внешний корпус
Регистрация тепловых нейтронов сцинтиллятором ZnS(Ag)+B2О3 происходит по следующим реакциям:
10В + n → 7Li + a + 2,792 МэВ
10В + n → 7Li* + a + 2,31 МэВ
7Li* → 7Li + g + 482 КэВ
Сцинтиллятор поставляется в виде порошка с большими и малыми гранулами. Гранулы сцинтиллятора замешиваются с силиконовым компаундом в пропорции: 180 гр. сцинтиллятора на 1 кг. компаунда. Затем эта смесь выливается в форму для застывания, диаметром 0.6 м. и выстаивается в ней не менее 12 часов. После застывания полученный «блин» извлекается из формы. На выходе получаем сцинтиллятор в виде силиконовой пластины с гранулами смеси сцинтилляционной композиции ZnS(Ag) и B2O3, эффективная площадь сцинтиллятора составляет ~ 0.36 м2, толщина 5 мм.
После застывания сцинтилляторы помещаются в черную, светопоглащающую бочку, где они высвечиваются не менее 24 часов. Затем сцинтилляторы проходят тестирование на стенде при использовании ФЭУ-200, светособирающего конуса, аналого-цифрового преобразователя, компьютера и источника нейтронов 252Cf (1.33x103 n*с-1). Схематическое изображение стенда представлено на рис. 2
Рис 2. Схема стенда для тестирования сцинтилляторов
В течение 60 минут набирается спектр тепловых нейтронов и заряженных частиц, далее по полученным данным определяется темп счета тепловых нейтронов за сек. Полученные спектры и темпы счета сравниваются с данными, полученными на эталонном сцинтилляторе. Если спектры имеют похожий вид, а отклонение в темпе счета менее 10% то данный сцинтиллятор будет использован в детекторе «УРАН».
Работа выполнена в научно-образовательном центре НЕВОД.
Список литературы
1. , , Яшин УРАН для регистрации нейтронов в ШАЛ. Научная сессия НИЯУ МИФИ-2015. Аннотация докладов. Т. 1. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. С. 100, , и др. Как выглядит ШАЛ в тепловых нейтронах? // Изв. РАН. Сер. Физ. 2009. Т. 73. № 5. С. 647-649
2. M. B. Amelchakov, F. A. Bogdanov, D. M. Gromushkin, and others. Large scintillator EN-detector with natural boron for EAS study. // The 34th International Cosmic Ray Conference (ICRC-2015). Hague, Netherlands, 30 July - 06 August 2015. Book of Abstracts. ID 997.P.287.
