Slide 1

KONSTRUKCJA I TECHNOLOGIA

WYKONYWANIA
GAZOWYCH DETEKTORÓW NEUTRONÓW

Adam Kazimierski
ZdAJ


Slide 2

GAZOWE DETEKTORY NEUTRONÓW
KLASYFIKACJA
Według rodzaju materiału detekcyjnego,
Według rodzaju wyładowania elektrycznego,
Według przeznaczenia i zastosowania, rozwiązań
konstrukcyjnych, podstawowych parametrów, itp.


Slide 3

Reakcje oddziaływania neutronów z
materiałami detekcyjnymi:
reakcja jądrowa 10B(n,α) 7Li,
reakcja jądrowa 3He(n,p) T,
rozpraszanie sprężyste na jądrach wodoru 1H(n,p),
reakcje rozszczepienia ciężkich jąder.


Slide 4

Podział gazowych detektorów neutronów ze
względu na rodzaj wyładowania elektrycznego:

KOMORY
JONIZACYJNE
LICZNIKI
PROPORCJONALNE


Slide 5

Podział ze względu na zastosowanie, rozwiązania
konstrukcyjne, podstawowe parametry:
- Impulsowe komory jonizacyjne rozszczepieniowe do monitorowania
wiązki neutronów,
- Proporcjonalne liczniki z BF3 do dozymetrii neutronów,

- Proporcjonalne liczniki z He-3 do poszukiwań ropy naftowej
- Proporcjonalne liczniki wodorowe do spektrometrii neutronów,
- Proporcjonalny licznik z pokryciem polietylenowym do dozymetrii
neutronów prędkich
- Prądowe komory jonizacyjne z pokryciem borowym do
sterowania i zabezpieczenia reaktorów jądrowych,


Slide 6

LICZNIKI Z TRÓJFLUORKIEM BORU

Q1=2,78 MeV
Q2=2,30 MeV

7%
93%

Cząstka alfa (7/11)Q 1,4 MeV
Jądro litu (4/11)Q 0,84 MeV

Zasięg cząstki alfa ok..4mm
Zasięg jądra litu ok..1,5mm

Bor nat., E=0,025 MeV σ=755 barnów


Slide 7

LICZNIKI HELOWE
Q=764 keV,

proton 3/4Q

573 keV,

triton 1/4Q

191keV

Zasięg protonu = 52 mm,
Zasięg tritonu = 15 mm (w helu, w war. norm.)

Przekrój czynny σ w funkcji energii E dla neutronów w 3He


Slide 8

Technologie
Stosowane materiały

Obróbka chemiczna
Złącza
metal – metal

metal – szkło i metal – ceramika

Obróbka termiczno – próżniowa

Napełnianie
10BF
3
3He

– fluoroboran wapnia (CaF2.BF3)

– mieszanki wysokociśnieniowe, pompa Toeplera


Slide 9

Elementy konstrukcyjne
Katody materiał: Cu MOO. Stal 1H18N9T, Al.

kształt: cylinder, kula, prostokąt, kwadrat

Anody
Druty anod
mat. W, stal, NiCr ø 20-100μm

Systemy mocowania i napinania
sprężyna ściskana, rozciągana, bez sprężyny

Izolator anoda – katoda
mat. Szkło, kwarc, ceramika,

Zespół pompowania i odcinania
Zespół wyprowadzenia sygnału (cokół)


Slide 10

Rozwiązania konstrukcyjne - Zastosowania
Zastosowania przemysłowe
Mierniki stężenia kwasów
Geofizyka poszukiwawcza – nafta i gaz

Do badań materiałowych
Liczniki helowe z poprzeczną anodą,
Wysokość cylindra równa jego średnicy,
Pełna osłona Cd - z wyjątkiem okna

Do badań reaktorowych
Materiały konstr.Al., kwarc, hel-3; øk1-5mm


Slide 11

Rozwiązania konstrukcyjne - Zastosowania
Do monitorów neutronów

Do spektrometrii neutronów
prędkich

Do spektrometrów
dyfrakcyjnych


Slide 12

Obróbka sygnałów wyjściowych
z proporcjonalnych liczników neutronów
Zliczanie impulsów
Powszechne wykorzystanie: w urządzeniach przemysłowych, w
dozymetrii i monitoringu, w spektrometrach dyfrakcyjnych itp

Analiza amplitud impulsów
Precyzyjna kontrola zliczeń pochodzących od neutronów

Analiza amplitud impulsów i ich
czasów narastania
Spektrometria neutronów prędkich przy użyciu
kulistego licznika wodorowego

Selekcja impulsów – koincydencja i
antykoincydencja
Spektrometria neutronów prędkich przy użyciu
cylindrycznego licznika wodorowego wyposażonego w
dodatkową elektrodę z drutów


Slide 13

Obróbka sygnałów wyjściowych
z proporcjonalnych liczników neutronów
Liczniki pozycjoczułe


Slide 14

Różne rozwiązania konstrukcyjne
proporcjonalnych liczników neutronów
Z helem i BF3 produkowanych w IPJ - ZdAJ


Slide 15

Proporcjonalne liczniki neutronów
napełnione trójfluorkiem boru 10BF3


Slide 16

Proporcjonalne liczniki neutronów
napełnione wodorem


Slide 17

Proporcjonalne liczniki neutronów
napełnione helem- 3