用于同位素分布三维确定的全数字化关联粒子成像系统
仪器与探测器
2021-06-01 v2 核实验
摘要
关联粒子成像(API)是一种用于同位素分布三维确定的非破坏性核技术。通过用具有位置和时间分辨的探测器检测氘-氚聚变反应中发射中子所伴随的 alpha 粒子,可以确定 14.1 MeV 中子的方向及其发射时间。采用该方法,非弹性中子散射事件中发射的同位素特征伽马射线可与中子相互作用位置相关联。设计、构建并表征了一个由密封式中子发生器、伽马探测器和位置敏感 alpha 探测器组成的 API 系统。该系统用常见土壤元素进行测试,显示对 12C、16O、28Si、27Al 和 56Fe 敏感。我们方法的新颖之处在于使用了钇铝钙钛矿(YAP)闪烁体、采用蓝宝石窗口而非光纤面板将光传输至光电倍增管,以及全数字化数据采集系统。我们给出了系统描述及模拟和实验结果,显示 alpha 探测器上的位置分辨率为 1 mm,使用 LaBr3 探测器的深度分辨率为 6.2 cm,角分辨率为 4.5 度。此外,我们给出了上述元素的单元素伽马响应测量,并与蒙特卡洛模拟(MCNP6)进行了比较。
引用
@article{arxiv.2009.06768,
title = {An all-digital associated particle imaging system for the 3D determination of isotopic distributions},
author = {Mauricio Ayllon Unzueta and Bernhard Ludewigt and Brian Mak and Tanay Tak and Arun Persaud},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.06768},
year = {2021}
}