Анализа неутронима генерисане активности у нискофонским гама спектроскопским системима

Abstract

<p>У експерименталном делу овог рада коришћена су два германијумска детектора високе чистоће (HPGe) смештена у различите пасивне заштите: у гвожђе изливено пре Другог светског рата и комерцијалну оловну заштиту. Гама линије емитоване након захвата неутрона и нееластичног расејања на кристалу германијума су детектоване и анализиране. Вредности флуксева термалних и брзих неутрона су рачунате и поређене за две различите врсте заштите детектора. Неколико материјала је паковано у Маринели геометрију, постављано око детектора у оловној заштити и вршена су мерења која су трајала око 106s. Главни део овог рада је био да се одреди могући утицај ових узорака на интензитет индукованих гама линија германијума. Мерења са детектором у гвозденој заштити са масивним NaI системом за сузбијање комптонски расејаних фотона показала су мерљиву активност продуковану захватом и нееластичним расејањем неутрона на јоду и натријуму. Ако мерени узорак у гама спектроскопском систему садржи водоник, високоенергетски фотони (енергије 2223 keV) емитовани у процесу продукције деутеријума могу бити коришћени за процену флукса термалних неутрона. Резултати добијени са Н као и са Ge изотопима су израчунати и поређени. Пасивна оловна заштита детекторског система је значајан извор гама зрачења генерисаног захватом и расејањем неутрона. Гама линије неколико изотопа Pb су такође коришћене за процену флукса неутрона у близини детектора. Интензитет неколико гама линија емитованих након нееластичног расејања неутрона на изотопу 56Fe су анализиране. Неутрони се креирају космичким мионима у масивној гвозденој заштити (20 тона) која окружује HPGe детектор смештен на површини Земље. Релативни интензитет детектованих гама линија су поређени са резултатима сакупљеним помоћу истог детектора у гвозденој заштити коришћењем извора неутрона 252Cf, као и са публикованим резултатима добијеним у неколико експеримената са расејањем неутрона са енергијама до 14 MeV.</p>

<p>U eksperimentalnom delu ovog rada korišćena su dva germanijumska detektora visoke čistoće (HPGe) smeštena u različite pasivne zaštite: u gvožđe izliveno pre Drugog svetskog rata i komercijalnu olovnu zaštitu. Gama linije emitovane nakon zahvata neutrona i neelastičnog rasejanja na kristalu germanijuma su detektovane i analizirane. Vrednosti flukseva termalnih i brzih neutrona su računate i poređene za dve različite vrste zaštite detektora. Nekoliko materijala je pakovano u Marineli geometriju, postavljano oko detektora u olovnoj zaštiti i vršena su merenja koja su trajala oko 106s. Glavni deo ovog rada je bio da se odredi mogući uticaj ovih uzoraka na intenzitet indukovanih gama linija germanijuma. Merenja sa detektorom u gvozdenoj zaštiti sa masivnim NaI sistemom za suzbijanje komptonski rasejanih fotona pokazala su merljivu aktivnost produkovanu zahvatom i neelastičnim rasejanjem neutrona na jodu i natrijumu. Ako mereni uzorak u gama spektroskopskom sistemu sadrži vodonik, visokoenergetski fotoni (energije 2223 keV) emitovani u procesu produkcije deuterijuma mogu biti korišćeni za procenu fluksa termalnih neutrona. Rezultati dobijeni sa N kao i sa Ge izotopima su izračunati i poređeni. Pasivna olovna zaštita detektorskog sistema je značajan izvor gama zračenja generisanog zahvatom i rasejanjem neutrona. Gama linije nekoliko izotopa Pb su takođe korišćene za procenu fluksa neutrona u blizini detektora. Intenzitet nekoliko gama linija emitovanih nakon neelastičnog rasejanja neutrona na izotopu 56Fe su analizirane. Neutroni se kreiraju kosmičkim mionima u masivnoj gvozdenoj zaštiti (20 tona) koja okružuje HPGe detektor smešten na površini Zemlje. Relativni intenzitet detektovanih gama linija su poređeni sa rezultatima sakupljenim pomoću istog detektora u gvozdenoj zaštiti korišćenjem izvora neutrona 252Cf, kao i sa publikovanim rezultatima dobijenim u nekoliko eksperimenata sa rasejanjem neutrona sa energijama do 14 MeV.</p>

<p> In the experimental part of this work two high purity germanium (HPGe) detectors were located in two different passive shields: one in pre-WW II iron and the second in commercial low background lead. Gamma lines emitted after neutron capture, as well as after inelastic scattering on the germanium crystal were detected and then analyzed. The thermal and fast neutron fluxes were calculated and their values were compared for the two different kinds of the detector shield. Several materials having different neutron slowing-down properties were packed in Marinelli geometry, positioned on the lead shielded detector and measured for around 106s. The main goal was to estimate a possible influence of the sample on the intensity of the neutron induced Ge gamma lines. On the iron-shielded detector a massive (3 in. thick) NaI Compton suppression system showed a measurable activity from neutron capture and inelastic scattering on sodium and iodine nuclei. If a bulk sample measured in some low background gamma spectroscopy system contains hydrogen, a high energy photon (of energy 2223 keV) emitted in the process of deuterium production can be used to estimate the flux of thermal neutrons. Results obtained from the interaction of neutrons with H as well as with some Ge isotopes are computed and compared in this work. The passive lead shield in a detector system is a source of a significant fraction of the gamma radiation induced by capture and inelastic scattering of neutrons. We also used gamma lines emitted by several Pb isotopes to estimate the neutron flux near a detector. The intensities of several gamma lines emitted after the inelastic scattering of neutrons in 56Fe have been studied. Neutrons were created by cosmic muons in the massive iron shield (20 tons) that surrounds HPGe detector placed at the Earth&#39;s surface. Relative intensities of detected gamma lines are compared with the results collected in the same iron shield by the use of 252Cf neutrons, as well with the published results obtained in several neutron scattering experiments at energies up to 14 MeV.</p>