Нейтронный детектор космического гамма-телескопа "ГАММА-400"

• Автор: Тант Зин
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ГЛАВА. 1. Нейтронные детекторы в калориметрии
1.1. Калориметры в экспериментах физики высокой энергии
1.1.1. Гомогенные калориметры
1.1.2. Гетерогепные (самплинг) калориметры
1.2. Физические процессы, приводящие к рождению нейтронов в калориметрах
1.3. Методы отделения адронов от электронов
1.3.1. Отделение адронов от электромагнитных частиц с использованием ионизационного калориметра
1.3.2. Разделение каскадов от адронов и электромагнитных частиц по анализу распределения энерговыделения в калориметре
1.3.3 Использование нейтронных детекторов для отделения адронов от электромагнитных частиц
1.4. Существующие системы детектирования нейтронов для калориметрии
1.4.1 Ионизационный калориметр HERO для изучения первичных космических лучей
1.4.2 Нейтронный детектор в составе спектрометра ПАМЕЛА
1.4.3. Сцинтиллирующее оптоволокно PUMA
1.4.4 KARMEN, детектор нейтрино. Karlsruhe, West Germany
1.4.5. Сцинтилляционный детектор быстрых нейтронов с использованием
спектросмещающих волокон

1.4 .6. Комплекс научной аппаратуры «ГАММА-400» и применение нейтронного детектора в комплексе
1.4.6.1 Структура гамма-телескопа ГАММА
1.4.6.2. Принцип регистрация частиц и основные характеристики
1.4.6.3. Применение нейтронного детектора для выделения электрон-позитронной компоненты на фоне протонов
1.5. Применение математического моделирования при создании детекторов излучения
1.6 Результаты моделирования методом Монте-Карло нейтронных детекторов в калориметрии
1.6.1. Моделирование потока нейтронов прототипа нейтронного детектора ИБиСАЛ
1.6.2. Моделирование нейтронного детектора спектрометра ПАМЕЛА
1.7. Заключение
ГЛАВ А.2. Расчетное моделирование откликов вариантов нейтронного детектора гамма - телескопа ГАММА-400, выбор
оптимальной конструкции детектора
2.1..Назначение и принцип регистрации нейтронного детектора в ГАММА
2.2. Дцерные реакции, применяемые для регистрации нейтронов
2.3. Основные предпосылки при проведении расчетных исследований откликов нейтронного детектора
2.4. Исследования откликов НД с использованием гелиевых счётчиков

2.5. Исследования откликов НД с пластмассовым сцинтиллятором и листами кадмия
2.6. Исследования откликов НД на основе кремниевого детектора и борного конвертора
2.7. Исследования откликов НД на основе пластмассового сцинтиллятора и борного конвертора
2.7.1 Детектор с покрытием из бора
2.7.2 Детектор с бором, введенным в состав пластмассового сцинтиллятора
2.8. Исследования откликов НД на основе детекторов с литиевым конвертором
2.9. Заключение
ГЛАВА.3. Экспериментальное обоснование работоспособности предлагаемых конструкций НД и корректности результатов расчетов
3.1 Экспериментальные исследования модели детектора с листовым кадмием
3.2. Сравнение результатов расчета и эксперимента
3.3. Физическая модель НД с борсодержащим сцинтиллятором
3.4. Заключение
ГЛАВА.4 Расчетное исследование пространственно-временного отклика нейтронного детектора в составе комплекса gamma
4.1 Энергетическое распределение нейтронов, рождающихся в калориметре и попадающих на НД

заряженных частиц и гамма-квантов нейтроны необходимо замедлить и регистрировать медленные и тепловые нейтроны, возникающие со временем задержки, определяемым материалом и размерами замедлителя. Поэтому, для регистрации нейтронов, возникающих в таких каскадах и замедленных водородосодержащим материалом, входящим в состав нейтронного детектора, а также материалом детектора утечки С4, содержащим пластмассовый сцинтиллятор, важным фактором является эффективность регистрации и быстродействие используемого типа детектора.
Как было указано выше, поток нейтронов, рождающихся в адронный каскадах, небольшой, и составляет от несколько сотен и до несколько тысяч. В электромагнитных каскадах поток нейтронов ещё меньше, примерно на один - два порядка при приблизительно одинаковом энерговыделении электронов и протонов в материале калориметра.
При эффективности регистрации нейтронов менее 10% в электронном каскаде будет зарегистрировано не более 1-2 событий, а в адронном каскаде - не более 5-10 событий[54,56] что, с учетом статистических флуктуаций, приводит к невозможности отделения нужных событий от фоновых и уверенного разделения каскадов.
Поэтому необходимо разработать модель детектора, обладающего как можно большой эффективностью регистрации нейтронов, рождающихся в каскадах при заданных габаритных размерах. Нейтронный детектор, включенный в состав спектрометра ПАМЕЛА, с эффективностью регистрации 10%, хорошо выполняет свою функцию вместе с другими приборами спектрометра при отделении электромагнитного каскада от адронного, хотя существует наложение событий регистрации нейтронов при больших энергиях протонов из-за большой длительности сигнала регистраторов нейтронов - гелиевых счётчиков. Таким образом, при проведении расчетов макетов ней-