Hvad hvis neutronspredning bruger den samme type detektorer, der bruges til at kigge ind i rummet?

Et EU-finansieret SINE2020-team arbejder på at udvikle Resistive Plate Chambers til neutrondetektorer for at hjælpe med at forbedre eksperimenter for forskere i hele Europa.

Resistive pladekamre (RPC'er) bruges i vid udstrækning til store detektorer, som f.eks. i High Energy Physics for at studere arten af ​​de partikler, der udgør stof eller i Astroparticle fysik for at observere kosmiske stråler. På grund af deres enkle struktur er disse detektorer ikke dyre. På trods af enkelheden, de giver meget god rumlig opløsning og meget hurtig timing. Forskere fra LIP Coimbra, Portugal, undersøger brugen af ​​RPC'er til neutronspredningsdetektorer inden for rammerne af SINE2020 Detectors WP. Forbedring af neutronforsøg vil hjælpe med at fremme viden inden for så varierede områder som f.eks. sundhed, energi, kunst, og landbrug.

Jeg talte med Luís Margato, der fortalte mig det, RPC'er ser aldrig ud til at have været brugt til neutronspredning. Så hvorfor tror hans team, at de kunne være en god løsning?

• Dens indbyggede lagdelte konfiguration er velegnet til flerlagsdetektorarkitekturer, nødvendig for at sikre høj detektionseffektivitet.
• De er i det væsentlige afladningsfrie og robuste detektorer, og der er derfor ikke behov for "babysitting" eller kontinuerlig overvågning.
• RPC'er har en meget enkel struktur:To plader, mindst en af ​​dem er lavet af et resistivt materiale (f.eks. Glas eller keramik) og en gasspalte.

Kigger inde i detektoren

Detektorer bruges til med stor præcision at lokalisere neutroninteraktionens lokalisering under et eksperiment. Holdet vil undersøge, hvad der sker, når 10B-coatede RPC'er bruges til neutrondetektion, og hvordan de fungerer. De vil arbejde med konstruktionen af ​​positionsfølsomme 10B4C-belagte RPC'er med en flerlagskonfiguration. 10B4C -belægningerne til RPC'erne er produceret af European Spallation Source Detector Coatings Workshop. Evaluering af detektorprototyper med termiske neutroner vil blive udført i en strålelinje ved FRM II -neutronkilden.

Trin for trin mod høj detektoreffektivitet

Holdet startede med en simpel RPC-konfiguration og designet således to prototyper, der skulle testes, en af ​​dem med en 10B4C-coating og en anden uden. Tidligere resultater viste, at detektionseffektiviteten af ​​RPC overtrukket med 10B4C var lige så høj som forventet. De eksperimentelle resultater viste et udvidet plateau som funktion af højspænding, i et område (se graf), hvor RPC'er viser lav følsomhed over for minimale ioniserende partikler, hvilket betyder, at detektoren er følsom over for neutroner, mens følsomheden over for gammastråler forventes at forblive meget lav. En rumlig opløsning under 1 mm FWHM blev demonstreret i disse indledende tests.

Efter de første gode resultater, teamet sluttede sig til SINE2020 -projektet og begyndte at undersøge en af ​​hovedparametrene for RPC'er. De ville forstå, hvordan gasgabbredden påvirker RPC -responset. De designede to prototyper og testede dem ved FRM II Neutron Source, Tyskland, i juli 2016. Resolutionen blev væsentligt forbedret, med resultater, der viser en 2D -positionsopløsning på mindst 0, 5 mm FWHM for begge koordinater.

I øjeblikket karakteriserer teamet gammafølsomheden for de to RPC'er testet ved FRM II med 22Na og 60Co gammakilder ved LIP; de undersøger bølgeformerne af den hurtige og langsomme komponent af de inducerede signaler, med den hensigt at kontrollere muligheden for pulsformdiskrimination for at afvise gammastråler og baggrundshændelser; og de designer og bygger en stak af dobbeltgab RPC'er med smalle gasgab-bredder.

Fordele ved at deltage i SINE2020

At deltage i SINE2020 har vigtige fordele. Finansiering var afgørende for, at teamet kunne fortsætte deres F &U -aktiviteter på innovative detektorteknologier til termiske neutroner. Kontinuerlig adgang til strålelinjer på neutronfaciliteter til at udføre evaluering af detektorprototyper forkorter den tid, der er nødvendig for udvikling og nye ideer til at blive realiseret.

Muligheden for at udveksle viden og erfaringer med detektorekspertsamfundet i de europæisk førende neutronanlæg er grundlæggende for, at teamet kan drive sin knowhow mod detektorkravene.