用于主动询问的 $^{12}$C(p,p')$^{12}$C 反应（E$_p$=19.5$-$30 MeV）表征
核实验
2020-09-23 v2 仪器与探测器
摘要
由于特殊核材料（SNM）固有的低自发放射穿透辐射速率、相对容易屏蔽以及波动且经常压倒性的本底，其被动探测具有挑战性。主动询问（AI）利用外部辐射提高 SNM 特征辐射的发射率，长期以来被认为是克服这些挑战的一种有前景的方法。当前包含放射成像的 AI 系统往往使用轫致辐射束，其可造成高辐射剂量。产生多个单能光子的低能离子驱动核反应可用作替代方案。C(p,p')C 就是这样一种反应，可产生高穿透性 4.4 和 15.1 MeV 伽马射线的大产额。该反应在 19.7 MeV 阈值以下不直接产生中子，且 15.1 MeV 伽马射线线与 U 和 U 的光裂变截面良好匹配。我们报道了在 19.5、25 和 30 MeV 质子能量下 C(p,p')C 反应在 4.4 和 15.1 MeV 处的厚靶伽马射线产额测量。测量使用两个 3'' EJ309 圆柱形液体闪烁体探测器和置于 0 度和 90 度的热释光剂量计进行。我们估计在 30 MeV 质子能量下 4.4 和 15.1 MeV 伽马射线的最高产额分别为 1.65 sr C 和 4.47 sr C。在所有实验构型中，4.4 和 15.1 MeV 伽马射线的产额均大于产生相同伽马射线能量的氘核驱动反应 B(d,n)C。然而，当质子能量从 19.5 增加到 30 MeV 时，观察到中子辐射剂量增加了两个数量级。
引用
@article{arxiv.1911.05458,
title = {Characterization of the $^{12}$C(p,p')$^{12}$C Reaction (E$_p$=19.5$-$30 MeV) for Active Interrogation},
author = {J. Nattress and F. Sutanto and P. -W. Fang and Y. -Z. Chen and A. Chen and K. -Y. Chu and T. S. Duh and H. -Y. Tsai and M. -W. Lin and I. Jovanovic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.05458},
year = {2020}
}