具有直接中子读出功能的新型强子量能器

利用详细的Geant4蒙特卡罗模拟,研究了一种基于铅吸收体和掺钆液体闪烁体层交替的中子灵敏型取样量能器。除了传统的瞬发量热信号外,所提出的探测器还记录来自中子慢化和俘获的延迟能量,提供关于强子簇射中子组分的直接信息。研究了暴露于10~GeV质子的六层Pb/LAB-Gd量能器,以表征其中子响应并评估其对量热性能的影响。发现延迟沉积能量与中子俘获多重性几乎完美地成正比,为中子灵敏信号提供了直接校准。逐事件分析进一步揭示了瞬发量热响应与延迟中子观测量之间的清晰关系,表明后者包含大量关于不可见强子能量的信息。通过简单的非线性逐事件校正利用这种相关性,在不拒绝事件的情况下,将瞬发能量分辨率从21.8%提高到13.3%。此外,对具有相似中子多重性事件的分析表明,中子产生涨落是整体强子能量分辨率的主要贡献之一。这些结果证明了掺钆取样量能器在恢复部分不可见强子能量以及显著改善强子能量重建和能量分辨率方面的潜力。