使用事件模式相机与 LYSO 闪烁晶体的新型热中子探测系统可行性研究
仪器与探测器
2024-11-20 v1 高能物理 - 实验
摘要
本文介绍了一种热中子探测新技术的可行性研究，该技术使用带有定制光学附件并工作于事件模式数据采集的 Timepix3 相机 (TPX3Cam)。该相机具有约 16 μm 的空间分辨率和 1.56 ns 的时间分辨率。热中子与 6 锂反应产生一对能量分别为 2.73 MeV 的氚核和 2.05 MeV 的 α 粒子，它们随后与 LYSO 晶体薄层相互作用产生局域闪烁光子。这些光子通过一对透镜引导至图像增强器，随后由 TPX3Cam 记录。通过利用到达时间 (ToA) 和击中点的几何重心的自定义聚类算法对结果进行了重建。通过数据分析找到了过滤参数，以减少伽马射线和其他带电粒子的本底。转换器的效率为 4%，包含铅屏蔽和聚乙烯慢化剂在内的系统总探测效率约为 0.34%，所有转换后的热中子均可被 TPX3Cam 观测到。实验在强本底背景下使用了弱热中子源，测得的信噪比为 1/67.5。在如此高的噪声下，成功探测到了热中子并预测了降低的中子率，且与源自转换的热中子模拟率相匹配。该结果证明了该系统优异的灵敏度。
引用
@article{arxiv.2411.12095,
title = {Feasibility study of a novel thermal neutron detection system using event mode camera and LYSO scintillation crystal},
author = {Tianqi Gao and Mohammad Alsulimane and Sergey Burdin and Gabriele DAmen and Cinzia Da Via and Konstantinos Mavrokoridis and Andrei Nomerotski and Adam Roberts and Peter Svihra and Jon Taylor and Alessandro Tricoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.12095},
year = {2024}
}