zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-706Research ArticleСтатьиОПТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА НЕЙТРОНОВ НА ОСНОВЕ ГАЗОВОГО СЦИНТИЛЛЯТОРАOPTICAL METHOD BASED ON A GASEOUS SCINTILLATOR FOR NEUTRON ENERGY SPECTRUM MEASUREMENTSWangG.WangGuanying

Пекин, 100029

Beijing, 100029

wangguanying@ime.ac.cnZhangL.ZhangLijun

Пекин, 100029

Beijing, 100029

SongW.SongWengang

Пекин, 100029

Beijing, 100029

ChenL.ChenLingxin

Пекин, 100029

Beijing, 100029

LiQ.LiQiang

Пекин, 100029;Хэфэй, 230601

Beijing, 100029; Hefei, 230601

ZhengZh.ZhengZhanqi

Пекин, 100029

Beijing, 100029

HanR.HanRan

Пекин, 100029

Beijing, 100029

OuyangX.OuyanXiaoping

Сиань, 710024

Xi'an, 710024

Институт микроэлектроники Китайской академии наукInstitute of Microelectronics, Chinese Academy of SciencesИнститут микроэлектроники Китайской академии наук; Университет АнхойInstitute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences; Anhui UniversityПекинский институт инженерной экологии космических аппаратовBeijing Institute of Spacecraft Environment EngineeringСеверо-Западный институт ядерных технологийNorthwest Institute of Nuclear Technology202002112020875839846Copyright © Wang G., Zhang L., Song W., Chen L., Li Q., Zheng Z., Han R., Ouyang X., 20202020Wang G., Zhang L., Song W., Chen L., Li Q., Zheng Z., Han R., Ouyang X.Wang G., Zhang L., Song W., Chen L., Li Q., Zheng Z., Han R., Ouyan X.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/706

Предлагается метод оптических измерений для определение нейтронных спектров по длине трека протона отдачи. Протоны отдачи выделяют энергию вдоль трека и возбуждают люминесценцию сцинтиллятора. Изображение люминесценции напрямую отражает энергетические спектры нейтронов. Набор инструментов моделирования Geant4 используется для изучения характеристик распределения люминесценции протонов отдачи и определения отклика детекторной системы. Разработан алгоритм восстановления, основанный на внутренней точке потенциальной редукции, который применяется для развертки спектра. Метод обладает преимуществами интуитивного измерения, хорошего разрешения по энергии, пригодности для различных пучков заряженных частиц, широкого диапазона энергий, удобства и регулируемого диапазона.

The neutron energy spectrum is one of the most important characteristic parameters. A novel optical measurement method is proposed. The purpose of the method is to determine the neutron spectra according to the recoil proton track length. The recoil protons deposit energy along the track and excite scintillator luminescence. The luminescence image directly reflects the neutron energy spectra. The Geant4 simulation toolkit is used to study the characteristics of the recoil proton luminescence distribution and determine the detector system response. A reconstruction algorithm based on the potential reduction interior point is developed and applied to spectrum unfolding. This method has the advantages of an intuitive measurement, good energy resolution, suitability for various charged particle beams, a wide energy range, convenience, and an adjustable range.

оптический методэнергетический спектр нейтроновгазовый сцинтилляторразворачиваниеoptical methodneutron energy spectrumgaseous scintillatorunfoldingFinancial support from the Opening Foundation of State Key Laboratory of Intense Pulsed Radiation Simulation and Effect are gratefully acknowledgedReferencesN. O. Jarvis, Plasma Phys. Controlled Fusion, 36, N 2, 209–244 (1994).N. O. Jarvis, Plasma Phys. Controlled Fusion, 36, N 2, 209–244 (1994).B. Wolle, Phys. Rep., 312, 1–86 (1999).B. Wolle, Phys. Rep., 312, 1–86 (1999).V. Y. Glebov, C. Stoeckl, T. C. Sangster, et al. Rev. Sci. Instrum., 75, N 10, 3559–3562 (2004).V. Y. Glebov, C. Stoeckl, T. C. Sangster, et al. Rev. Sci. Instrum., 75, N 10, 3559–3562 (2004).Z. A. Ali, V. Y. Glebov, M. Cruz, et al. Rev. Sci. Instrum., 79, N 10, 3559 (2008).Z. A. Ali, V. Y. Glebov, M. Cruz, et al. Rev. Sci. Instrum., 79, N 10, 3559 (2008).D. T. Casey, J. A. Frenje, M. Gatu Johnson, et al. Rev. Sci. Instrum., 84, N 4, 043506 (2013).D. T. Casey, J. A. Frenje, M. Gatu Johnson, et al. Rev. Sci. Instrum., 84, N 4, 043506 (2013).D. T. Casey, J. A. Frenje, M. G. Johnson, et al. Rev. Sci. Instrum., 83, N 10, 10D912 (2012).D. T. Casey, J. A. Frenje, M. G. Johnson, et al. Rev. Sci. Instrum., 83, N 10, 10D912 (2012).E. Mendoza, D. Cano-Ott, C. Guerrero, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 768, 55–61 (2014).E. Mendoza, D. Cano-Ott, C. Guerrero, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 768, 55–61 (2014).Lénárd Pál, Imre Pázsit, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 693, 26–50 (2012).Lénárd Pál, Imre Pázsit, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 693, 26–50 (2012).M. J. Koskelo, W. A. Sielaff, D. L. Hall, et al. J. Radioanal. Nucl. Chem., 248, N 2, 257–262 (2001).M. J. Koskelo, W. A. Sielaff, D. L. Hall, et al. J. Radioanal. Nucl. Chem., 248, N 2, 257–262 (2001).L. Chen, X. P. Ouyang, Z. B. Zhang, et al. World Academy of Science, Engineering and Technology (2011).L. Chen, X. P. Ouyang, Z. B. Zhang, et al. World Academy of Science, Engineering and Technology (2011).E. D. Bourret-Courchesne, S. E. Derenzo, M. J. Weber, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 601, N 3, 358–363 (2009).E. D. Bourret-Courchesne, S. E. Derenzo, M. J. Weber, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 601, N 3, 358–363 (2009).G. Laczko, V. Dangendorf, M. Krämer, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 535, N 1-2, 216–220 (2004).G. Laczko, V. Dangendorf, M. Krämer, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 535, N 1-2, 216–220 (2004).U. Titt, A. Breskin, R. Chechik, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 416, N 1, 85–99 (1998).U. Titt, A. Breskin, R. Chechik, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 416, N 1, 85–99 (1998).F. A. F. Fraga, L. M. S. Margato, S. T. G. Fetal, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 478, N 1-2, 357–361 (2002).F. A. F. Fraga, L. M. S. Margato, S. T. G. Fetal, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 478, N 1-2, 357–361 (2002).F. A. F. Fraga, L. M. S. Margato, S. T. G. Fetal, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 513, N 1, 379–387 (2003).F. A. F. Fraga, L. M. S. Margato, S. T. G. Fetal, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 513, N 1, 379–387 (2003).E. Aprile, A. E. Bolotnikov, A. I. Bolozdynya, T. Doke, Noble Gas Detectors (2006).E. Aprile, A. E. Bolotnikov, A. I. Bolozdynya, T. Doke, Noble Gas Detectors (2006).J. Liu, X. Ouyang, L. Chen, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 694 (Complete), 157–161 (2012).J. Liu, X. Ouyang, L. Chen, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 694 (Complete), 157–161 (2012).J. Allison, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 835, 186–225 (2016).J. Allison, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 835, 186–225 (2016).N. S. Phan, R. J. Lauer, E. R. Lee, et al. Astroparticle Phys., 84, 82–96 (2016).N. S. Phan, R. J. Lauer, E. R. Lee, et al. Astroparticle Phys., 84, 82–96 (2016).I. Mor, D. Vartsky, V Dangendorf, et al. J. Instrum., 12, N 12, C12022 (2017).I. Mor, D. Vartsky, V Dangendorf, et al. J. Instrum., 12, N 12, C12022 (2017).J. Zhang, X. Ouyang, X. Zhang, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 816, 125–130 (2016).J. Zhang, X. Ouyang, X. Zhang, et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 816, 125–130 (2016).S. Agosteo, A. Fazzi, M. Introini, M. Lorenzoli, A. Pola, Radiat. Measur., 85, 1–17 (2016).S. Agosteo, A. Fazzi, M. Introini, M. Lorenzoli, A. Pola, Radiat. Measur., 85, 1–17 (2016).H. Shahabinejad, M. Sohrabpour, Radiat. Phys. Chem., 136, 9–16 (2017).H. Shahabinejad, M. Sohrabpour, Radiat. Phys. Chem., 136, 9–16 (2017).H. Jing, L. Jinliang, Z. Zhongbing, et al. Sci. Rep., 8, N 1, 13363 (2018).H. Jing, L. Jinliang, Z. Zhongbing, et al. Sci. Rep., 8, N 1, 13363 (2018).G. Wang, R. Han, X. Ouyang, et al. Chin. Phys. C, 41, N 5, 181–185 (2017).G. Wang, R. Han, X. Ouyang, et al. Chin. Phys. C, 41, N 5, 181–185 (2017).D. W. Freeman, D. R. Edwards, A. E. Bolon, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 425, N 3, 549–576 (1999).D. W. Freeman, D. R. Edwards, A. E. Bolon, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 425, N 3, 549–576 (1999).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.