Fonte compacta de calibração de nêutrons baseada no radionuclídeo 252Cf e um detector de semicondutor de silício

A. V. Derbin¹, I. S. Drachnev¹, O. I. Konkov¹,², I. M. Kotina¹, I. S. Lomskaya¹, M. S. Mikulich¹, V. N. Muratova¹, N. V. Niyazova¹, D. A. Semenov¹, M. V. Trushin¹ e E. V. Unzhakov¹
¹Instituto de Física Nuclear Konstantinov, NRC "Instituto Kurchatov", Gatchina, Rússia;
²Instituto Físico-Técnico Ioffe da Academia Russa de Ciências, São Petersburgo, Rússia;
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Este trabalho demonstra o funcionamento de um modelo de fonte compacta de calibração de nêutrons. A fonte compacta de calibração de nêutrons é altamente necessária para a calibração e determinação da função de resposta de detectores de matéria escura orientados para WIMP e detectores de antineutrinos eletrônicos. Isso pode ser feito com uma fonte de calibração de nêutrons que tenha um espectro de energia de nêutrons conhecido, ou por meio da reconstrução de energia de nêutrons via tempo de voo (ToF).

Para registrar o sinal dos fragmentos de fissão, utilizamos um detector de semicondutor de silício com uma fina janela de entrada. As investigações realizadas comprovaram que tal detector pode suportar a exposição a até 10⁹ fragmentos de fissão antes que ocorra a degradação crítica de seus parâmetros operacionais [1]. Os espectros de nêutrons e γ-quanta produzidos durante a fissão espontânea dos núcleos de 252Cf foram registrados com a ajuda de um scintilador PMMA equipado com fotomultiplicadores do tipo 97. O scintilador é um cilindro com espessura de parede de 7 cm e diâmetro interno de 13 cm. No centro do cilindro do scintilador foram colocados uma fonte de 252Cf e um detector de semicondutor.

Esses dois canais de registro para nêutrons e fragmentos de fissão, respectivamente, operam no modo de coincidência para estabelecer a correlação entre os sinais dos fragmentos de fissão e os sinais de nêutrons/γ-quanta, que, por sua vez, podem ser separados levando em conta o tempo de atraso da chegada do nêutron. Portanto, será demonstrada a possibilidade de usar a combinação do detector de semicondutor e o radionuclídeo 252Cf como uma fonte compacta de calibração de nêutrons.

1. S.V. Bakhlanov, A.V. Derbin, I.S. Drachnev, O.I. Konkov, I.M. Kotina, A.M. Kuzmichev, I.S. Lomskaya, M.S. Mikulich, V.N. Muratova, N.V. Niyazova, D.A. Semenov, M.V. Trushin, E.V. Unzhakov, Journal of Physics: Conference Series 2103, 012138 (2021).