硼薄膜中子俘获后的稀有气体准分子闪烁

在 $^{10}$B 薄膜中发生硼 - 中子俘获 ($^{10}$B($n,\alpha$)$^7$Li) 后，已在重稀有气体（氩、氪、氙）中测量到远紫外 (FUV) 闪烁信号。观测到的闪烁产额可与某些液体和固体中子闪烁体的产额相媲美。在 107 kPa 的稀有气体压力下，照射 1200 nm 厚的 $^{10}$B 薄膜后，每吸收一个中子产生的光子数对于氙为 14,000，对于氪为 11,000，对于氩为 6,000。利用以下数据计算了实验配置的绝对闪烁产额：(1) 实验辐照，(2) 薄膜表征，(3) 光电倍增管校准，以及 (4) 光子收集建模。硼薄膜和光电倍增管均在国家标准与技术研究院 (National Institute of Standards and Technology) 进行了表征。对反应室的蒙特卡罗 (Monte Carlo) 建模提供了光子收集效率的估计值，以及逃离薄膜的 $^{10}$B($n,\alpha$)$^7$Li 反应产物的输运行为。由于 $^{10}$B($n,\alpha$)$^7$Li 反应产物导致气体的电离和激发密度增加、形成准分子的三体碰撞频率增加，以及在较高压力下光子发射体积减小（即立体角增大），闪烁产额随气体压力增加而增加。由于逃离薄膜的 $^{10}$B($n,\alpha$)$^7$Li 反应产物的平均能量损失较高，较厚的 $^{10}$B 薄膜导致产额降低。确定测量的相对标准不确定度介于 14% 至 16% 之间。观测到的闪烁信号表明，稀有气体准分子闪烁有望用于实际的中子探测器。