EJ-254 硼负载塑料闪烁体的中子响应

掺杂俘获剂的有序闪烁体可在宽能量范围内为中子提供可探测信号。本工作表征了 EJ-254（一种按重量含 5% 天然硼负载的有机塑料闪烁体）的快中子与慢中子响应。对于快中子，有机闪烁体中光产生的主要机制是 n-p 弹性散射。为研究快中子响应，在劳伦斯伯克利国家实验室的 88 英寸回旋加速器上测量了 EJ-254 的质子光产额。利用宽谱中子源与双飞行时间技术，获得了 EJ-254 在约 270 keV 至 4.5 MeV 能量范围内的质子光产额，并确定其与由相同聚合物基体制成的其他塑料闪烁体一致。为隔离慢中子响应，使带聚乙烯慢化体的 AmBe 源入射到被 EJ-309 观测探测器阵列环绕的 EJ-254 闪烁体上。识别出 EJ-254 靶中与特征 477.6 keV $\gamma$ 射线（源于硼中子俘获后残余 $^{7}$Li 核去激发）符合的事件。利用脉冲形状甄别评估 EJ-254 闪烁信号中由 $\gamma$ 射线与快/慢中子相互作用引起的时序差异。未能实现 $\gamma$ 射线与快中子信号的清晰分离，且观测到中子俘获特征与 $\gamma$ 射线及快中子带均重叠。考虑电子光非比例性后，确定 EJ-254 中的中子俘获光产额为 89.4$\pm$1.1 keVee。