使用掺钆水切伦科夫探测器观测中子

特殊核材料（如 235U 和 239Pu）中的自发裂变和感生裂变会导致中子和高能伽马射线的发射。这些粒子的多重性和它们之间的时间关联都是存在可裂变物质的有力指示。对这些特征敏感的探测器因此可用于核材料监测、搜索和表征。在本文中，我们展示了使用基于水切伦科夫效应的探测器对高能伽马射线和中子的灵敏度。探测器介质中因伽马射线相互作用而散射的电子，通过其切伦科夫光发射被探测到。通过向水中添加低浓度的钆化合物，增强了对中子的灵敏度。中子被钆捕获后，会引发一个 8 MeV 的伽马射线级联，同样会产生切伦科夫光。这种探测方法的大立体角覆盖和高固有效率，使得单个设备能够提供稳健且低成本的中子和伽马射线探测。