Basi teoriche e modellazione matematica dei convertitori termici di neutroni basati su lamine di gadolinio

Titolo originale:

Theoretical Basis and Mathematical Modeling of the Thermal Neutron Converters Based on Gadolinium Foils

Contenuto del libro:

I convertitori di radiazioni neutroniche svolgono un ruolo determinante nello sviluppo dei rivelatori di queste radiazioni. Essi definiscono le caratteristiche fondamentali dei rivelatori: l'efficienza di registrazione, l'energia, la risoluzione temporale e spaziale.

Tra i convertitori a stato solido, il gadolinio e i suoi 157 isotopi sono particolarmente indicati, in quanto possiedono un'elevata sezione d'urto di interazione con i neutroni termici. L'efficienza dei convertitori è il prodotto di tre variabili. Queste sono le seguenti: (1) probabilità di cattura dei neutroni termici da parte del nucleo; (2) probabilità di creazione di particelle cariche secondarie, nel nostro caso la conversione interna e gli elettroni Auger; (3) probabilità di fuga degli elettroni creati dal materiale del convertitore.

Sono stati descritti i modelli di calcolo dell'efficienza di registrazione dei neutroni termici da parte dei convertitori a lamina realizzati con gadolinio naturale e con il suo 157 isotopo. Sono stati esaminati i processi di assorbimento dei neutroni nel materiale del convertitore e la probabilità di fuga degli elettroni secondari. Calcolo effettuato per i convertitori con i vari spessori e altri parametri dei convertitori.

È stato scelto lo spessore ottimale del convertitore. È stata effettuata una stima del contributo dei raggi X e dei quanti gamma a bassa energia assorbiti direttamente nel convertitore e della conseguente comparsa di elettroni secondari. Se si tiene conto del contributo degli elettroni formati dai quanti di raggi X, l'efficienza aumenta leggermente, ma il loro contributo non supera l'1%.

Vengono presentati i calcoli di convertitori complessi che rappresentano due sottili lamine di gadolinio situate su entrambi i lati di lamine di kapton di supporto e di convertitori complessi che rappresentano un insieme di sottili lamine forate con passo fine situate una sopra l'altra in un volume di gas. (Nova)