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Espectómetro de neutrones anidado

Componentes de un espectrómetro de neutrones anidado. En el sentido de las agujas del reloj desde la parte superior izquierda: preamplificador (recuadro blanco), cilindros moderadores (cilindros blancos), MCA (recuadro gris), contador proporcional de He-3 y soporte (cilindro metálico), computadora de adquisición de datos (amarilla) y cables varios (rojo y gris).

El espectrómetro de neutrones anidado (NNS) es una herramienta utilizada para la espectroscopia de neutrones . El NNS se utiliza para medir el espectro de energía de los neutrones en un campo de neutrones. Este tipo de detector se utiliza tanto en instalaciones de investigación (para la caracterización de campos de neutrones) como en lugares de trabajo, donde puede encontrarse radiación de neutrones, con fines de protección radiológica . [1] Debido a la dificultad asociada con la detección de neutrones , el NNS es uno de los pocos equipos capaces de determinar con precisión las características de un campo de neutrones.

Principios de funcionamiento

El NNS funciona bajo el mismo principio que un espectrómetro de neutrones de esfera de Bonner . [2] La parte sensible del espectrómetro es el contador proporcional de helio-3 , que detecta neutrones a través de la reacción 3 He(n,p) 3 H. Esta reacción particular tiene una sección transversal significativa solo en energías de neutrones térmicos. Para detectar neutrones de energía más alta, sus energías deben reducirse o "moderarse". Para reducir la velocidad de los neutrones a energías más altas, el NNS utiliza diferentes cantidades de polietileno de alta densidad (HDPE). El contador proporcional de He-3 está rodeado por cantidades variables de HDPE para muestrear varias regiones de energía del campo de neutrones. El NNS estándar tiene siete cilindros de HDPE que están anidados juntos, de manera similar a las muñecas rusas, para medir neutrones de energías cada vez más altas.

Un contador proporcional He-3 junto a un soporte de metal.
Los siete cilindros de anidamiento de HDPE estándar que forman el conjunto moderador del espectrómetro de neutrones anidado. (Observe que las tapas de los cilindros están puestas).
Los siete cilindros de HDPE estándar que forman el conjunto moderador del espectrómetro de neutrones anidado. (Tenga en cuenta que los cilindros no tienen las tapas puestas).

Muestra de espectros de neutrones

A continuación se muestran los espectros de dos fuentes de calibración estándar medidas por el NNS. [3] Los espectros medidos (azul) se comparan con los espectros estándar ISO (rojo). Ambas mediciones se realizaron en las instalaciones de baja dispersión del NIST en Washington, DC.

Mediciones de la fuente de neutrones AmBe con un espectrómetro de neutrones anidado. Comparación con el espectro estándar ISO.
Mediciones del espectrómetro de neutrones anidado de una fuente de neutrones de Cf desnuda. Comparación con el espectro estándar ISO.

Referencias

  1. ^ J. Atanackovic; W. Matysiak; SS Hakmana Witharana; I. Aslam; J. Dubeau y AJ Wake (septiembre de 2012). "Estudio de espectrometría de neutrones y dosimetría de fase final en dos reactores nucleares de investigación utilizando un espectrómetro de esfera de Bonner (BSS), un espectrómetro rotacional (ROSPEC) y un espectrómetro de neutrones anidado cilíndrico (NNS)". Dosimetría de protección radiológica . 154 (3): 364–374. doi :10.1093/rpd/ncs248. PMID  23019598.
  2. ^ Dubeau, J.; Hakmana Witharana, SS; Atanackovic, J.; Yonkeu, A.; Archambault, JP (junio de 2012). "Un espectrómetro de neutrones que utiliza moderadores anidados". Dosimetría de protección radiológica . 150 (2): 217–222. doi :10.1093/rpd/ncr381. ISSN  1742-3406. PMID  21964903.
  3. ^ Detec (10 de junio de 2013). «Resultados de calibración de NNS» (PDF) . Consultado el 24 de julio de 2013 .